Экспериментальные методы морской гидромеханики

Июль 26, 2022

Главная
Физика
Экспериментальные методы морской гидромеханики

Содержание

2. Методы и средства модельных исследований мореходных качеств судна Методы математического моделирования не позволяют во всех деталях
3. • • • • Определение сопротивления Испытания винта в открытой воде Самоходные испытания Испытания в кавитационной
4. Опытовые бассейны Опытовые бассейны относятся к наиболее распространенному типу экспериментальных установок и служат для решения задач
5. В зависимости от решаемых задач различают глубоководные, мелководные и скоростные бассейны. В ряде случаев глубоководные бассейны
7. Характеристики опытовых бассейнов Глубоководный опытовый бассейн Предназначен для проведения буксировочных и самоходных испытаний надводных и подводных
8. Характеристики опытовых бассейнов Бассейн У. Фруда
9. Характеристики опытовых бассейнов длина - 50,0 м; ширина - 5,0 м; высота борта - 3,0 м;
10. Опытовый_бассейн_СПГУВК,_общий_вид
11. Крепление_модели_под_тележкой_бассейна_СПГУВК
12. Буксировочная_тележка_опытового_бассейна_СПГУВК
15. Определение сопротивления • Процедура: – Модель разгоняется до нужной скорости –Скорость удерживается постоянной более 10 секунд
16. Определение сопротивления VIDEO
17. [N] Tm Сопротивление R Рекомендованная процедура измерений • Сопротивление может значительно колебаться, особенно у моделей с
18. Сопротивление модели RTm[N] Скорость модели[м/с] Пример записи данных одного пробега -40 -20 0 160 140 120
19. Сейши – стоячие волны в бассейне Амплитуда ζa ) ω Длина бассейна Ltank Горизонтальная скорость Vx
20. Сейши – стоячие волны в бассейне VIDEO
21. Погрешности в измерениях от стоячих волн - Пример для крупных бассейнов: Амплитуда волны = 1 cм
22. Время выдержки между пробегами • Волны на поверхности должны исчезнуть – Время ожидания можно уменьшить с
23. Определение сопротивления скоростных моделей
24. Определение сопротивления скоростных моделей VIDEO
25. Испытания модели СПК VIDEO
26. Испытания движителей в открытой воде • Винт (или другой движитель) испытывается в открытой воде - В
27. Испытания движителей в открытой воде
28. Испытания движителей в открытой воде VIDEO
29. Испытания движителей в открытой воде - Измерительное оборудование Скорость воды V ИЗМЕРЯЕМ : Момент Q Упор
30. Испытания движителей в открытой воде - Процедура измерений • • • • • Обороты винта постоянны
31. Подтягивание FD Пропульсивные испытания • Процедура (Континентальный или Русский метод): – Модель разгоняем до требуемой скорости
32. Пропульсивные испытания (Британский метод) • Имерения те-же, но: Измеряем силу подтягивания • Процедура испытаний (British method):
33. Гидродинамические лотки построены на принципе обращения движения и представляют собой замкнутые резервуары в виде кольцевой трубы
34. Аэродинамические испытания
37. ПЛ «Альбакор» Испытания модели ПЛ в аэродинамической трубе
38. Кавитационные испытания • Назначение: – Прогнозирование кавитационной эрозии – Влияние кавитации на к.п.д. – Вибрация и
39. Кавитационные испытания VIDEO
42. КАВИТАЦИЯ
43. Кавитация на винтах и рулях
44. Проведение кавитационных тестов: 1. 2. 3. 4. Назначается скорость потока в рабочей части кавитационной трубы, соответствующая
45. 24 Модель кормы в кавитационной трубе
46. 352 0 345 7 30 15 45 33 0 22 5 14 3 15 165 0
47. Измеряем при кавитационных испытаниях: • Число оборотов – тахометром • • • • • • Упор
48. Измерения: Трубка Пито-Прандтля Статическое давление Мембрана ВАЛ Индукционный датчик Для измерения упора Упор Момент Тензометр Для
50. Подводная ракета «ШКВАЛ» VIDEO
51. Маневренные испытания • Две альтернативных цели: Прямая проверка маневренности - выполнение критериев ИМО 2. Определение гидродинамических
52. Виды маневренных испытаний • IMO standard maneuvers (Стандартные тесты ИМО): – Zig-zag (Зиг-Заг) • 10º/ 10º
53. Маневр Зиг-Заг
54. Маневр Зиг-Заг Испытание на зигзаг 10°/10° выполняется посредством перекладки руля на 10° поочередно на каждый борт
55. Маневр выхода на циркуляцию
56. Срочная остановка
57. Срочная остановка
58. Самоходные Маневренные Испытания • • • Полное геометрическое подобие Скорости моделируются по числу Фруда Влияние масштабного
59. - ИЗМЕРЯЕМ: • • • • • Число оборотов винта Углы перекладки рулей Скорость Сигналы на
60. Самоходные испытания VIDEO
61. 39 Маневренные испытания с закрепленными моделями • Механизм плоских движений (Planar Motion Mechanism (PMM)) • Циркуляционный
62. Штормовой бассейн
63. Штормовой бассейн
64. Штормовой бассейн
65. Штормовой бассейн
66. Испытания на регулярном волнении. Параметрическая качка VIDEO
67. Ледовые исытания VIDEO
68. Механизм плоских движений (Planar Motion Mechanism (PMM))
69. Механизм плоских движений Planar Motion Mechanism VIDEO
70. Тест рыскания Рыскание и дрейф Рыскание и перекладка руля
71. Опытовые бассейны с ротативными установками служат для моделирования движения судна по криволинейной траектории, чаще всего –
72. Циркуляционный бассейн (Ротативная установка) • • • Устанавливаем: – Скорость вращения – Радиус вращения модели –
73. Испытания модели с фиксированным углом дрейфа • • • • Модель буксируется в бассейне с фиксированным
74. ТРЕБОВАНИЯ К МАНЕВРЕННЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ .1 Поворотливость. При выполнении маневра на циркуляцию выдвиг не должен превышать 4,5
75. МКОБ: Международная Конференция Опытовых Бассейнов ITTC: International Towing Tank Conference • • • • • The
77. Скачать презентацию

Слайд 2

Методы и средства модельных исследований мореходных качеств судна
Методы математического моделирования не

позволяют во всех
деталях описать сложные гидродинамические процессы
взаимодействия судна с окружающей средой, особенно в тех случаях,
когда существенную роль играет вязкость жидкости. По этой причине
физический модельный эксперимент является неотъемлемой частью
исследований мореходных качеств корабля. С его помощью осуществляются
проверка и корректировка теоретических решений,
разработка практических способов расчета, прогнозирование и
оптимизация ходкости и управляемости, динамической остойчивости
и мореходности.
Для этой цели создана необходимая экспериментальная база,
включающая как универсальные, так и уникальные специализированные лабораторные установки. К ним относятся опытовые
бассейны, гидролотки, циркуляционные и штормовые бассейны,
аэродинамические и кавитационные трубы, кавитационные и ледовые
бассейны, полигоны для испытаний самоходных моделей.

Слайд 3

•
•
•
•
Определение сопротивления
Испытания винта в открытой воде
Самоходные испытания
Испытания в кавитационной трубе
–
–
–
–
Определение кавитации
Пульсации

давления
Измерение шума
Кавитационная эрозия

• Маневренные испытания
– Самоходные маневренные испытания
– Испытания с помощью Planar Motion Mechanism (PMM)

Рекомендованные испытания
- Главные:

Слайд 4

Опытовые бассейны
Опытовые бассейны относятся к наиболее распространенному типу экспериментальных установок и

служат для решения задач ходкости, мореходности и управляемости судна, изучения работы судовых движителей и взаимодействия их с корпусом судна, выполнения различных научно-исследовательских работ.

VIDEO

Слайд 5

В зависимости от решаемых задач различают глубоководные,
мелководные и скоростные бассейны. В

ряде случаев глубоководные бассейны оборудуются подъемным “днищем”, позволяющим имитировать мелководье.
Модель судна или другого испытуемого объекта приводится в
движение при помощи буксировочной тележки, движущейся по рельсам по бортам бассейна. Связь тележки с моделью осуществляется при помощи многокомпонентного динамометра, а также устройств, позволяющих модели свободно всплывать и дифферентоваться при заданном курсовом угле. Такие бассейны называют динамометрическими, или бассейнами типа Фруда.

Слайд 6

Слайд 7

Характеристики опытовых бассейнов
Глубоководный опытовый бассейн
Предназначен для проведения буксировочных и самоходных испытаний надводных

и подводных моделей судов в условиях глубокой воды и вблизи свободной поверхности, а также для испытаний гребных винтов и изолированных движительных комплексов.
Размеры бассейна: ширина - 15 м, глубина - 7 м, длина - 1324 м.Бассейн состоит из двух частей, каждая из которых оснащена двумя буксировочными тележками, позволяющими испытывать модели судов длиной до 10 метров со скоростью до 20 м/с. Предельная глубина погружения подводной модели составляет 2 метра.
Оборудование бассейна позволяет осуществлять измерения сил на моделях судового корпуса и движителя, проводить исследования характеристик неоднородного нестационарного пространственного потока в месте расположения движителей, моделировать натурные условия обтекания корпуса путем использования полимерных добавок

Слайд 8

Характеристики опытовых бассейнов
Бассейн У. Фруда

Слайд 9

Характеристики опытовых бассейнов
длина - 50,0 м;
ширина - 5,0 м;
высота борта -

3,0 м;
высота налива воды - 2,5-2,6 м;
скорость буксировки модели - до 5 м/с.
Для изготовления моделей на станции испытаний моделей судов ( СИМС) находятся мастерские, оснащенные необходимым станочным оборудованием, позволяющим выполнить столярные, слесарные, токарные и сварочные работы. Первая модель была испытана в мае 1991 года.

ОАО КБ "Вымпел

Слайд 10

Опытовый_бассейн_СПГУВК,_общий_вид

Слайд 11

Крепление_модели_под_тележкой_бассейна_СПГУВК

Слайд 12

Буксировочная_тележка_опытового_бассейна_СПГУВК

Слайд 13

Слайд 14

Слайд 15

Определение сопротивления
• Процедура:
– Модель разгоняется до нужной скорости
–Скорость удерживается постоянной более

10 секунд (или более времени прохода 10 длин корпуса)
- Средние значения измерений за период постоянной скорости рассчитываются
ТЕЛЕЖКА
Измеряем:

Сопротивление модели RTm
Скорость модели
Осадки носом и кормой
МОДЕЛЬ

Измерительные
динамометры

Гибкие соединения

Слайд 16

Определение сопротивления
VIDEO

Слайд 17

[N]
Tm
Сопротивление R
Рекомендованная процедура измерений
• Сопротивление может значительно колебаться, особенно у моделей
с

малым отношением Сопротивление/Водоизмещение и
большим водоизмещением
• В этом случае осреднение проводят за 10 осцилляций
• Необходимо убедиться, что осцилляции не связаны
с появлением ускорений при движении модели
140
130
120
110
100
90
80
70

30
Время, сек]

Слайд 18

Сопротивление модели RTm[N]
Скорость модели[м/с]
Пример записи данных одного пробега
-40
-20
0
160
140
120
100
80
60
40
20
0
10
20
30
40
50
60
Время [секунды]
-0.5
0
2.5
2
1.5
1
0.5
RTm
Скорость

Слайд 19

Сейши – стоячие волны в бассейне
Амплитуда ζa
)
ω
Длина бассейна Ltank
Горизонтальная скорость Vx
Высота

волны:

Период:
Глубина h

Горизонтальная скорость

Слайд 20

Сейши – стоячие волны в бассейне
VIDEO

Слайд 21

Погрешности в измерениях от стоячих волн
- Пример для крупных бассейнов:
Амплитуда волны

= 1 cм

Максимальная горизонтальная скорость Vx = 0.03 м/с

Скорость тележки Vm = 1.5 м/с

Сопротивление пропорционально:

Вызванная погрешность: 4%

Слайд 22

Время выдержки между пробегами
• Волны на поверхности должны исчезнуть
– Время ожидания

можно уменьшить с помощью волногасителей
– время ожидания больше в больших бассейнах

• Сейши должны утихнуть

– Этот процесс сложно наблюдать

– Затухают сейши особым способом
– Требуется больше времени в больших бассейнах

• Время ожидания должно обеспечить

–Тщательность и точность измерений
– производительность

• Типичный цикл пробегов в больших бассейнах: 15 минут!

Слайд 23

Определение сопротивления скоростных моделей

Слайд 24

Определение сопротивления скоростных моделей
VIDEO

Слайд 25

Испытания модели СПК
VIDEO

Слайд 26

Испытания движителей в открытой воде
• Винт (или другой движитель) испытывается в

открытой воде

- В случае винтов в насадке, с насадкой

– Гондолы двигателей и трубы подруливающих устройств
должны быть представлены
– Должны быть смоделированы элементы рулевого устройства

• Измеряем

– Упор, момент на валу, число оборотов
– Скорость воды или тележки
– Тягу подруливающего устройства (если нужно)

• Для гондол и подруливающих устройств:

– тягу на всех режимах

– тяга подруливающих устройств измеряется по возможности

Слайд 27

Испытания движителей в открытой воде

Слайд 28

Испытания движителей в открытой воде
VIDEO

Слайд 29

Испытания движителей в открытой воде
- Измерительное оборудование
Скорость воды V
ИЗМЕРЯЕМ :
Момент Q
Упор

Число оборотов n
Скорость V

Слайд 30

Испытания движителей в открытой воде
- Процедура измерений
•
•
•
•
•
Обороты винта постоянны
Скорость тележки варьируется

от
нуля до скорости нулевого упора
Число оборотов соответствует
расчетному при моделировании
Испытания Могут проводиться и
при более высоких числах оборотов
(моделируются возможные условия)
Результаты представлены
в безразмерном виде

Слайд 31

Подтягивание FD
Пропульсивные испытания
• Процедура (Континентальный или Русский метод):
– Модель разгоняем до

требуемой скорости
– Число оборотов винта подбирается таким, чтобы модель двигалась
со скоростью тележки
– С найденными числами оборотов проводим измерения за10 секунд
– Осредняем результаты измерений за этот период
ТЕЛЕЖКА Измеряем:
Момент Q

Упор T
RPM
Скорость
Осадки оконечностей
Динамометр

Электромотор

Слайд 32

Пропульсивные испытания (Британский метод)
• Имерения те-же, но:
Измеряем силу подтягивания
• Процедура испытаний

(British method):

–
–
–
–

Модель разгоняем до нужной скорости
Устанавливаем нужное постоянное число оборотов
Измеряем усилие подтягивания
Испытания проводят с не менее чем 3 числами оборотов

– Значения упора, момента и числа оборотовV корректируются с учетом силы подтягивания интерполяцией
• Преимущества Британского метода:
– Точное определение силы подтягивания
– Испытания со слабо и сильнонагруженными винтами
• Недостаток: Требуется на порядок больше времени!

Слайд 33

Гидродинамические лотки построены на принципе
обращения движения и представляют собой замкнутые резервуары

в виде кольцевой трубы переменного поперечного сечения. Рабочий участок, в котором расположена модель, как правило, сообщается с атмосферой. Основные достоинства гидролотков – возможность наблюдения за моделью неограниченное время, удобство визуальных съемок и приборных измерений, возможность повышения точности регистрации измеряемых величин. В то же время здесь труднее добиться равномерности потока и однородности его структуры, а также исключить гидравлический конструкции типа водосливов в конце рабочего участка со следующим за ним уклон и волнообразование свободной поверхности. Для устранения волн применяют управляемые козырьки в начале рабочего участка, подпорные участком большой емкости и другие решения. Для визуальных наблюдений в районе рабочего участка расположены смотровые окна, а над ним – платформа с измерительной аппаратурой. Как правило, эксперименты в гидролотках дополняют данные, полученные в опытовых бассейнах.

Слайд 34

Аэродинамические испытания

Слайд 35

Слайд 36

Слайд 37

ПЛ «Альбакор»
Испытания модели ПЛ в аэродинамической трубе

Слайд 38

Кавитационные испытания
• Назначение:
– Прогнозирование кавитационной эрозии
– Влияние кавитации на к.п.д.
– Вибрация

и шум
• Типы испытаний:

–
–
–
–

Наблюдение (визуально)
Измерение пульсаций давления
Измерение шума
Измерение кавитационной эрозии

Слайд 39

Кавитационные испытания
VIDEO

Слайд 40

Слайд 41

Слайд 42

КАВИТАЦИЯ

Слайд 43

Кавитация на винтах и рулях

Слайд 44

Проведение кавитационных тестов:
1.
2.
3.
4.
Назначается скорость потока в рабочей части кавитационной трубы,
соответствующая выбранной

относительной поступи , J.
Устанавливаем модель кормы и замеряем поле скоростей в
диске винта
Устанавливаем модель винта
При атмосферном давлении в трубе регулируется либо число
оборотов, либо скорость потока, пока коэффициент момента не
станет равным полученному при пропульсивных испытаниях

Поддерживая постоянными скорость потока и число оборотов,
уменьшаем давление в трубе до нужного значения числа кавитации.
6. Проводим все измерения и фиксируем результаты.

Слайд 45

24
Модель кормы в кавитационной трубе

Слайд 46

352
0
345
7
30
15
45
33
0
22
5
14
3
15
165
0
157
195
180
Поле скоростей
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
угол [градусы]
w
В кавитационной трубе
В опытовом бассейне
r/R=0.36
0.0
0.2
0.6
0.4
0.8
1.0
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
r/R=0.568
60
75
90
105
12
0
13
5
24
0
270
255
285
30
0
31
5
0.621
0.414
0.828
1.035
Осевая
скорость
0.50
0.45
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
Осевык скорости показаны цветом
Диск

винта смещен от ДП

Слайд 47

Измеряем при кавитационных испытаниях:
•
Число оборотов
–
тахометром
•
•
•
•
•
•
Упор
Момент
Статическое давление в трубе
– Датчиком статического давления
Скорость

воды в трубе
– Трубкой Пито-Прандтля в 5 см от стенки трубы в рабочем участке
Для измерения пульсаций давления:
– Датчиками давлений на модели кормы
(обычно 6-18 датчиков в разных местах)
Для измерения шума винтов:

– Широкополосный гидрофон

Слайд 48

Измерения:
Трубка Пито-Прандтля
Статическое давление
Мембрана
ВАЛ
Индукционный датчик
Для измерения упора
Упор
Момент
Тензометр
Для измерения крутящего момента

Слайд 49

Слайд 50

Подводная ракета «ШКВАЛ»
VIDEO

Слайд 51

Маневренные испытания
• Две альтернативных цели:
Прямая проверка маневренности - выполнение критериев ИМО
2.

Определение гидродинамических коэффициентов для уравнений движения
• Обычно с последующим расчетом маневренности
в программе прогноза маневрирования
• Две альтернативных схемы испытаний:
1. Тестирование свободного хода модели
• Дает прямые оценки маневренности
• Гидродинамические коэффициенты для уравнений движения
могут быть получены пересчетом
2. Тестирование модели при вынужденном движении
• Измерение сил для вычисления гидродинамических
коэффициентов для уравнений движения

Слайд 52

Виды маневренных испытаний
• IMO standard maneuvers (Стандартные тесты ИМО):
– Zig-zag (Зиг-Заг)
•

10º/ 10º на оба борта
• 20º/ 20º на оба борта
– циркуляционный тест
• 35º переклада руля
– Тест полной остановки (определяется тормозной путь,
проходимый судном с момента отдачи команды на полный
задний ход до момента полной остановки судна относительно воды )
• Дополнительные маневры:

–
–
–
–

Спиральные тест
Обратная спираль
Полный выбег
Очень маленький Зиг-Заг

Слайд 53

Маневр Зиг-Заг

Слайд 54

Маневр Зиг-Заг
Испытание на зигзаг 10°/10° выполняется посредством перекладки руля на 10°

поочередно на каждый борт при достижении отклонения направления движения на 10° от первоначального направления в соответствии со следующими процедурами
.1 при достижении устойчивого нулевого рыскания руль перекладывается на 10° на правый/левый борт (первое действие);
.2 когда направление движения изменится на 10° от первоначального, руль перекладывается на 10° на левый/правый борт (второе действие);
.3 после того, как руль будет переложен на левый/правый борт, судно будет продолжать поворачиваться в первоначальном направлении с уменьшающейся скоростью поворота. Затем, реагируя на перекладку руля, судно должно начать поворачиваться на противоположный борт. Когда судно достигнет отклонения на 10° на левый/правый борт от первоначального курса, руль снова перекладывается на 10° на правый/левый борт (третье действие);
.4 первый угол зарыскивания - дополнительное отклонение после второго действия) при выполнение зигзага;
.5 второй угол зарыскивания - дополнительное отклонение после третьего действия) при выполнении зигзага;
.6 испытания на зигзаг 20°/20° проводятся согласно процедуре, описанной выше, посредством перекладки руля на 20° и изменениях курса на 20°.

Слайд 55

Маневр выхода на циркуляцию

Слайд 56

Срочная остановка

Слайд 57

Срочная остановка

Слайд 58

Самоходные Маневренные Испытания
•
•
•
Полное геометрическое подобие
Скорости моделируются по числу Фруда
Влияние масштабного эффекта

на силу трения компенсируется установленным вентилятором (воздушным винтом)
Электродвигатель должен идеально моделировать работу СЭУ

– Можно использовать мотор постоянной мощности
– Нужно обеспечить постоянное число оборотов (Использование электромотора без автоматического регулирования дает слишком большой упор винта при маневрировании)

Слайд 59

- ИЗМЕРЯЕМ:
•
•
•
•
•
Число оборотов винта
Углы перекладки рулей
Скорость
Сигналы на органах управления
Положение модели и

ее посадку

– Альтернативно: 6 –ти мерная запись
• Углы поворота (с использованием гироскопов)
– Важно для быстроходных моделей и при использовании автопилота

Самоходные Маневренные Испытания

Слайд 60

Самоходные испытания
VIDEO

Слайд 61

39
Маневренные испытания с
закрепленными моделями
• Механизм плоских движений (Planar Motion Mechanism

(PMM))
• Циркуляционный бассейн

• Буксировка с углом дрейфа

• Измеряем:

– Скорость

– Параметры положения
– Силы и моменты

Модель совершает вынужденные движения;
Измеряем силы, прикладываемые к модели

Слайд 62

Штормовой бассейн

Слайд 63

Штормовой бассейн

Слайд 64

Штормовой бассейн

Слайд 65

Штормовой бассейн

Слайд 66

Испытания на регулярном волнении. Параметрическая качка
VIDEO

Слайд 67

Ледовые исытания
VIDEO

Слайд 68

Механизм плоских движений
(Planar Motion Mechanism (PMM))

Слайд 69

Механизм плоских движений Planar Motion Mechanism
VIDEO

Слайд 70

Тест рыскания
Рыскание и дрейф
Рыскание и перекладка руля

Слайд 71

Опытовые бассейны с ротативными установками служат для моделирования движения судна по

криволинейной траектории, чаще всего – на установившейся циркуляции. Они имеют чашу круглой или прямоугольной в плане формы, в центре которой расположена колонна – опора ротативной установки. Сама установка представляет собой ферму, опирающуюся на центральную опору и рельсы по периферии бассейна. По ферме перемещается тележка, к которой крепится модель и измерительная аппаратура. Для уменьшения скорости циркуляции воды в бассейне, вызванной движением модели, на дне и стенках бассейна располагают радиальные и вертикальные ребра - пластины. Для гашения волн устанавливается волногаситель.

Слайд 72

Циркуляционный бассейн
(Ротативная установка)
•
•
•
Устанавливаем:
– Скорость вращения
– Радиус вращения модели
– Угол дрейфа модели
Контролируем

:
– Постоянство скорости
– Постоянство угла дрейфа
– Постоянство скорости вращения
Измеряем:

–
–
–
–

6 компонент сил и моментов
скорость
Радиус, угол дрейфа
Угол перекладки руля

Слайд 73

Испытания модели
с фиксированным углом дрейфа
•
•
•
•
Модель буксируется в бассейне с фиксированным

углом дрейфа
Модель либо жестко закрепляется, либо может свободно накреняться
Измеряем силы и моменты, действующие на модель
Опыты повторяют для нескольких углов дрейфа
и скоростей буксировки

• Варианты:
– Повторяем при нескольких углах перекладки руля

Слайд 74

ТРЕБОВАНИЯ К МАНЕВРЕННЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ
.1 Поворотливость.
При выполнении маневра на циркуляцию выдвиг не

должен превышать
4,5 длин судна (L), а тактический диаметр - 5 длин судна (L).
.2 Начальная поворотливость.
При угле перекладки руля на 10° на левый/правый борт судно не должно проходить более 2,5 длин (L) за время, в течение которого оно отклонится на 10° от своего первоначального направления движения.
.3 Рыскливость и устойчивость на курсе.
.3.1 Величина первого угла зарыскивания при испытаниях на зигзаг 10°/10° не должна превышать:
10°, если отношение L/V менее 10 с;
20°, если отношение L/V составляет 30 с или более;
(5+L/2V)° , если отношение L/V составляется 10 с и более, но менее 30 с.
.3.2 Величина второго угла зарыскивания при испытаниях на зигзаг 10°/10° не должна превышать:
25°, если отношение L/V менее 10 с;
40°, если отношение L/V составляет 30 с или более;
(17,5+0,75 L/V)°, если отношение L/V составляет 10 сиболее, но менее 30 с.
.3.3 Величина первого угла зарыскивания при испытаниях на зигзаг 20°/20° не должна превышать 25°.
.4 Тормозные характеристики.
Тормозной путь при проведении испытаний на торможение с помощью полного хода назад не должен превышать 15 длин (L) судна. Для судов большого водоизмещения эта величина может быть изменена по согласованию с Регистром.

Слайд 75

МКОБ: Международная Конференция Опытовых Бассейнов
ITTC: International Towing Tank Conference
•
•
•
•
•
The ultimate source

of accumulated knowledge on model testing
Work is performed in groups of 6-10 technical experts
Work is presented every third year in a common conference
Proceedings from the ITTC conferences are valuable references
ITTC maintains standards of model testing and analysis techniques

• ITTC Permanent web-site – contains standards for model testing:
http://ittc.sname.org/

Экспериментальные методы морской гидромеханики

Содержание

Методы и средства модельных исследований мореходных качеств судна Методы математического моделирования не

••••Определение сопротивленияИспытания винта в открытой водеСамоходные испытанияИспытания в кавитационной трубе––––Определение кавитацииПульсации

Опытовые бассейныОпытовые бассейны относятся к наиболее распространенному типу экспериментальных установок и

В зависимости от решаемых задач различают глубоководные, мелководные и скоростные бассейны. В

Характеристики опытовых бассейновГлубоководный опытовый бассейнПредназначен для проведения буксировочных и самоходных испытаний надводных

Характеристики опытовых бассейновБассейн У. Фруда

Характеристики опытовых бассейновдлина - 50,0 м;ширина - 5,0 м;высота борта -

Опытовый_бассейн_СПГУВК,_общий_вид

Крепление_модели_под_тележкой_бассейна_СПГУВК

Буксировочная_тележка_опытового_бассейна_СПГУВК

Определение сопротивления• Процедура: – Модель разгоняется до нужной скорости –Скорость удерживается постоянной более

Определение сопротивленияVIDEO

[N]TmСопротивление RРекомендованная процедура измерений• Сопротивление может значительно колебаться, особенно у моделей с

Сопротивление модели RTm[N]Скорость модели[м/с]Пример записи данных одного пробега-40-200160140120100806040200102030405060Время [секунды]-0.502.521.510.5RTmСкорость

Сейши – стоячие волны в бассейнеАмплитуда ζa)ωДлина бассейна LtankГоризонтальная скорость VxВысота

Сейши – стоячие волны в бассейнеVIDEO

Погрешности в измерениях от стоячих волн- Пример для крупных бассейнов:Амплитуда волны

Время выдержки между пробегами• Волны на поверхности должны исчезнуть– Время ожидания

Определение сопротивления скоростных моделей

Определение сопротивления скоростных моделей VIDEO

Испытания модели СПКVIDEO

Испытания движителей в открытой воде• Винт (или другой движитель) испытывается в

Испытания движителей в открытой воде

Испытания движителей в открытой водеVIDEO

Испытания движителей в открытой воде- Измерительное оборудованиеСкорость воды VИЗМЕРЯЕМ :Момент QУпор

Испытания движителей в открытой воде- Процедура измерений•••••Обороты винта постоянныСкорость тележки варьируется

Подтягивание FDПропульсивные испытания• Процедура (Континентальный или Русский метод): – Модель разгоняем до

Пропульсивные испытания (Британский метод)• Имерения те-же, но: Измеряем силу подтягивания• Процедура испытаний

Гидродинамические лотки построены на принципе обращения движения и представляют собой замкнутые резервуары

Аэродинамические испытания

ПЛ «Альбакор»Испытания модели ПЛ в аэродинамической трубе

Кавитационные испытания• Назначение: – Прогнозирование кавитационной эрозии – Влияние кавитации на к.п.д. – Вибрация

Кавитационные испытания VIDEO

КАВИТАЦИЯ

Кавитация на винтах и рулях

Проведение кавитационных тестов:1.2.3.4.Назначается скорость потока в рабочей части кавитационной трубы,соответствующая выбранной

24Модель кормы в кавитационной трубе

Измеряем при кавитационных испытаниях:•Число оборотов–тахометром••••••УпорМоментСтатическое давление в трубе – Датчиком статического давленияСкорость

Измерения:Трубка Пито-ПрандтляСтатическое давлениеМембранаВАЛИндукционный датчикДля измерения упораУпор МоментТензометрДля измерения крутящего момента

Подводная ракета «ШКВАЛ»VIDEO

Маневренные испытания• Две альтернативных цели:Прямая проверка маневренности - выполнение критериев ИМО2.

Виды маневренных испытаний• IMO standard maneuvers (Стандартные тесты ИМО): – Zig-zag (Зиг-Заг) •

Маневр Зиг-Заг

Маневр Зиг-Заг Испытание на зигзаг 10°/10° выполняется посредством перекладки руля на 10°

Маневр выхода на циркуляцию

Срочная остановка

Срочная остановка

Самоходные Маневренные Испытания•••Полное геометрическое подобиеСкорости моделируются по числу ФрудаВлияние масштабного эффекта

- ИЗМЕРЯЕМ:•••••Число оборотов винтаУглы перекладки рулейСкоростьСигналы на органах управленияПоложение модели и

Самоходные испытанияVIDEO

39Маневренные испытания с закрепленными моделями• Механизм плоских движений (Planar Motion Mechanism

Штормовой бассейн

Штормовой бассейн

Штормовой бассейн

Штормовой бассейн

Испытания на регулярном волнении. Параметрическая качкаVIDEO

Ледовые исытанияVIDEO

Механизм плоских движений(Planar Motion Mechanism (PMM))

Механизм плоских движений Planar Motion MechanismVIDEO

Тест рысканияРыскание и дрейфРыскание и перекладка руля

Опытовые бассейны с ротативными установками служат для моделирования движения судна по

Циркуляционный бассейн(Ротативная установка)•••Устанавливаем: – Скорость вращения – Радиус вращения модели – Угол дрейфа моделиКонтролируем

Испытания модели с фиксированным углом дрейфа••••Модель буксируется в бассейне с фиксированным

ТРЕБОВАНИЯ К МАНЕВРЕННЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ.1 Поворотливость.При выполнении маневра на циркуляцию выдвиг не

МКОБ: Международная Конференция Опытовых БассейновITTC: International Towing Tank Conference•••••The ultimate source

Методы и средства модельных исследований мореходных качеств судна
Методы математического моделирования не

Опытовые бассейны
Опытовые бассейны относятся к наиболее распространенному типу экспериментальных установок и

В зависимости от решаемых задач различают глубоководные,
мелководные и скоростные бассейны. В

Характеристики опытовых бассейнов
Глубоководный опытовый бассейн
Предназначен для проведения буксировочных и самоходных испытаний надводных

Характеристики опытовых бассейнов
Бассейн У. Фруда

Характеристики опытовых бассейнов
длина - 50,0 м;
ширина - 5,0 м;
высота борта -

Определение сопротивления
• Процедура:
– Модель разгоняется до нужной скорости
–Скорость удерживается постоянной более

Определение сопротивления
VIDEO

[N]
Tm
Сопротивление R
Рекомендованная процедура измерений
• Сопротивление может значительно колебаться, особенно у моделей
с

Сопротивление модели RTm[N]
Скорость модели[м/с]
Пример записи данных одного пробега
-40
-20
0
160
140
120
100
80
60
40
20
0
10
20
30
40
50
60
Время [секунды]
-0.5
0
2.5
2
1.5
1
0.5
RTm
Скорость

Сейши – стоячие волны в бассейне
Амплитуда ζa
)
ω
Длина бассейна Ltank
Горизонтальная скорость Vx
Высота

Сейши – стоячие волны в бассейне
VIDEO

Погрешности в измерениях от стоячих волн
- Пример для крупных бассейнов:
Амплитуда волны

Время выдержки между пробегами
• Волны на поверхности должны исчезнуть
– Время ожидания

Определение сопротивления скоростных моделей
VIDEO

Испытания модели СПК
VIDEO

Испытания движителей в открытой воде
• Винт (или другой движитель) испытывается в

Испытания движителей в открытой воде
VIDEO

Испытания движителей в открытой воде
- Измерительное оборудование
Скорость воды V
ИЗМЕРЯЕМ :
Момент Q
Упор

Испытания движителей в открытой воде
- Процедура измерений
•
•
•
•
•
Обороты винта постоянны
Скорость тележки варьируется

Подтягивание FD
Пропульсивные испытания
• Процедура (Континентальный или Русский метод):
– Модель разгоняем до

Пропульсивные испытания (Британский метод)
• Имерения те-же, но:
Измеряем силу подтягивания
• Процедура испытаний

Гидродинамические лотки построены на принципе
обращения движения и представляют собой замкнутые резервуары

ПЛ «Альбакор»
Испытания модели ПЛ в аэродинамической трубе

Кавитационные испытания
• Назначение:
– Прогнозирование кавитационной эрозии
– Влияние кавитации на к.п.д.
– Вибрация

Кавитационные испытания
VIDEO

Проведение кавитационных тестов:
1.
2.
3.
4.
Назначается скорость потока в рабочей части кавитационной трубы,
соответствующая выбранной

24
Модель кормы в кавитационной трубе

Измерения:
Трубка Пито-Прандтля
Статическое давление
Мембрана
ВАЛ
Индукционный датчик
Для измерения упора
Упор
Момент
Тензометр
Для измерения крутящего момента

Подводная ракета «ШКВАЛ»
VIDEO

Маневренные испытания
• Две альтернативных цели:
Прямая проверка маневренности - выполнение критериев ИМО
2.

Виды маневренных испытаний
• IMO standard maneuvers (Стандартные тесты ИМО):
– Zig-zag (Зиг-Заг)
•

Маневр Зиг-Заг
Испытание на зигзаг 10°/10° выполняется посредством перекладки руля на 10°

Самоходные Маневренные Испытания
•
•
•
Полное геометрическое подобие
Скорости моделируются по числу Фруда
Влияние масштабного эффекта

- ИЗМЕРЯЕМ:
•
•
•
•
•
Число оборотов винта
Углы перекладки рулей
Скорость
Сигналы на органах управления
Положение модели и

Самоходные испытания
VIDEO

39
Маневренные испытания с
закрепленными моделями
• Механизм плоских движений (Planar Motion Mechanism

Испытания на регулярном волнении. Параметрическая качка
VIDEO

Ледовые исытания
VIDEO

Механизм плоских движений
(Planar Motion Mechanism (PMM))

Механизм плоских движений Planar Motion Mechanism
VIDEO

Тест рыскания
Рыскание и дрейф
Рыскание и перекладка руля

Циркуляционный бассейн
(Ротативная установка)
•
•
•
Устанавливаем:
– Скорость вращения
– Радиус вращения модели
– Угол дрейфа модели
Контролируем

Испытания модели
с фиксированным углом дрейфа
•
•
•
•
Модель буксируется в бассейне с фиксированным

ТРЕБОВАНИЯ К МАНЕВРЕННЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ
.1 Поворотливость.
При выполнении маневра на циркуляцию выдвиг не

МКОБ: Международная Конференция Опытовых Бассейнов
ITTC: International Towing Tank Conference
•
•
•
•
•
The ultimate source