ОПЫТОВЫЙ БАССЕЙН ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ МОДЕЛЕЙ СУДОВ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ВО ЛЬДАХ
POOLVOIR TO TEST SHIP MODELS, PRIMARILY, IN ICE CONDITIONS

Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно к экспериментальной гидромеханике корабля, и касается оборудования для проведения их гидродинамических и ледовых исследований.
Интенсивная эксплуатация ледоколов и судов ледового плавания на мелководье в ледовых условиях, т.е. в таких условиях, при которых отношение глубины водоема к осадке судна меньше 5, создает широкий круг задач для экспериментального изучения в опытовых бассейнах процессов взаимодействия со льдом этих объектов и прогнозирования возникающих при этом нагрузок в различных ледовых условиях, на мелкой воде, характерной для тех районов, где они эксплуатируются.
Известен опытовый бассейн для испытаний моделей судов и других морских инженерных сооружений, выполненный по авт.св. СССР №1000817, кл. G01M 10/00, содержащий заполненный водой канал и буксировочную тележку с электрическим приводом и ходовыми колесами, находящимися в контакте с рельсами, проложенными вдоль канала, с устройством для закрепления моделей, кинематическую, динамометрическую и регистрирующую аппаратуру.
Недостатком известного устройства является невозможность создания на поверхности воды льда и, следовательно, испытаний моделей ледоколов и судов в ледовых условиях.
Известен опытовый бассейн для испытаний моделей судов и других морских инженерных сооружений, преимущественно, в ледовых условиях, содержащий холодильную камеру с заполненным водой каналом, на поверхности которой образовано ледяное поле, холодильные машины с системой охлаждения ледовой камеры, фальшдно, закрепленное на установке с возможностью его регулирования по глубине, и буксировочную тележку с электрическим приводом и ходовыми колесами, находящимися в контакте с рельсами, проложенными вдоль канала, с устройством для закрепления моделей, датчик скорости движения тележки, динамометрическую и регистрирующую аппаратуру (см. патент РФ №2112689 по заявке №96114824 от 23.07.1996 г.), принятый за прототип. Ледовый опытовый бассейн достаточно широко используется для изучения процессов взаимодействия со льдом ледоколов, судов ледового плавания и других морских инженерных сооружений и прогнозирования возникающих при этом нагрузок в различных ледовых условиях, характерных для тех районов, где они эксплуатируются. Такие испытания имеют ряд ограничений.
Недостатком известного устройства является невозможность испытаний моделей ледоколов и судов во льдах в условиях мелководья, т.е. конструкция бассейна и технология создания ледяного поля не позволяют изменять глубину воды путем откачивания последней более чем на 5% от номинальной, а для моделирования условий мелководья требуется слить от 50% до 90% воды из бассейна, а это - большие расходы. Фальшдно, закрепленное на установке в канале, имеет ограниченные размеры и создает эффект мелководья только для модели, закрепленной на установке над фальшдном, и, следовательно, неподвижно относительно модели во время испытаний. Такой вид испытаний на мелководье пригоден только для морских инженерных сооружений, неподвижных относительно дна, например буровые платформы, погрузочные терминалы и т.д.
Кроме того, не обеспечивается возможность моделирования эксплуатационных условий плавания при входе судна на мелководье и, соответственно, выходе на глубину, а также при движении судна вдоль наклонной кромки морского канала.
Заявляемое изобретение решает задачу повышения эффективности использования ледового опытового бассейна путем обеспечения возможности модельных испытаний ледоколов и судов ледового плавания в различных ледовых условиях как на глубокой и мелкой воде, так и при переходе с глубины на мелководье и наоборот, а также при условиях наличия наклонного края судоходного канала.
в
D
Для этого известный ледовый опытовый бассейн оборудован установкой имитации дна, включающей погруженную в воду подвесную опору, состоящую из совокупности одинаковых опорных секций, расположенных поперек канала и распределенных по его длине, которые подвешены на регулировочных тягах, расположенное и закрепленное на подвесной опоре фальшдно и связанные с упомянутыми тягами регуляторы их длины, расположенные и закрепленные по бортам на стенках канала. Установка имитации дна выполнена с возможностью изменения угла наклона фальшдна к горизонтали как в продольном направлении канала α° до значения , так и в поперечном направлении канала β° до значения , где L - длина собранного имитатора дна, В - ширина имитатора дна, Н - глубина воды в канале, H - глубина наивысшей точки дна, α° и β° - углы наклона фальшдна соответственно в продольном и поперечном направлениях. Причем суммарная площадь поверхности сечений поперек канала опорных секций установки имитации дна составляет не меньше 0,05 площади фальшдна в плане, а ширина фальшдна не превышает 0,75 ширины канала. При этом фальшдно расположено в канале симметрично относительно продольной оси канала.
Кроме того, фальшдно выполнено с возможностью изменения его длины.
Наряду с этим фальшдно состоит из отдельных, жестко скрепляемых между собой секций.
Выполнение установки имитации дна с возможностью изменения угла наклона фальшдна к горизонтали в продольном направлении канала обеспечивает моделирование явлений в условиях перехода судна с глубины на мелководье и наоборот, а с возможностью изменения угла наклона фальшдна к горизонтали в поперечном направлении канала обеспечивает моделирование явлений, возникающих при движении судна вдоль наклонной кромки морского дна.
Размеры подвесных опор, суммарная площадь поверхности сечений которых поперек канала составляет не меньше 0,05 площади фальшдна в плане, выбраны из условия обеспечения демпфирования ими продольных колебаний фальшдна.
Ограничение ширины фальшдна, не превышающей 0,75 ширины канала, и расположение фальшдна симметрично относительно продольной оси канала обусловлено необходимостью удовлетворения технологических и гидрологических возможностей систем ледового бассейна в процессе намораживания ледяного поля на поверхности воды, в частности, для обеспечения циркуляции воды в просвете между стенками канала и фальшдном, эффективной работы системы барботажа и т.д.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан фрагмент заполненного водой канала опытового бассейна; на фиг.2 - фрагмент поперечного сечения опытового бассейна.
Устройство (фиг.1 и 2) содержит холодильную камеру и холодильные машины с системой охлаждения ледовой камеры (не показаны), бетонированный канал 1, заполненный водой 2, на поверхности которой образовано ледяное поле 3, проложенные вдоль канала рельсы 4, по которым перемещается с помощью электропривода буксировочная тележка 5, имеющая устройство для закрепления моделей, датчик скорости движения тележки, динамометрическую и регистрирующую аппаратуру (не показаны), имитатор дна, имеющий фальшдно 6, которое жестко соединено с набором подвесных опор 7, расположенных поперек канала и подвешенных на регулировочных тягах 8, которые соединены с регуляторами длины 9, закрепленными по бортам вдоль стенок канала.
Фальшдно 6 выполнено как прямоугольный в плане ровный настил, например, из листового материала шириной 0,75 ширины канала, подкрепленный набором, например, из металлического профиля, с целью повышения жесткости установки, который расположен симметрично относительно продольной оси канала. Конструкция фальшдна 6 состоит из отдельных, жестко скрепленных между собой секций, поэтому допускает монтаж имитатора дна переменной длины: от одной секции до максимальной длины в зависимости от заданных условий эксперимента.
Подвесная опора 7, предназначенная для закрепления на ней фальшдна, выполнена в виде совокупности балок, обладающих значительной жесткостью. Количество балок выбрано из расчета допустимых прогибов фальшдна в пролете между ними.
Регулировочные тяги 8, предназначенные для позиционирования фальшдна на заданной условиями эксперимента глубине и под требуемым углом, выполнены в виде гибких связей, например цепей, проходящих, например, через блоки 10 на стенке канала (фиг.2), снабжены регуляторами длины 9, закрепленными на стенках канала и представляющими собой винтовое или гидравлическое натяжное устройство, способное выдержать вес установки имитации дна, приходящийся на них. Тяги - цепи 8 закрепляются к регуляторам длины 9, например, такелажной скобой или карабином со стопором.
Конструкция подвесной опоры, регулировочных тяг 8 и технические характеристики регуляторов длины 9 обеспечивают возможность регулирования расположения фальшдна по глубине под водой в диапазоне от поверхности воды до дна канала с точностью ±10 мм, причем расположение имитатора дна может быть как в горизонтальной плоскости, так и с заданным углом наклона, причем наклон ограничен габаритами канала и фальшдна:
в продольном направлении канала - ,
в поперечном направлении канала - .
Вес конструкции имитатора дна в целом должен быть достаточным для обеспечения отрицательной плавучести установки в подводном положении.
Устройство работает следующим образом.
На подвесных опорах 7 собирают и закрепляют фальшдно 6. Установку в сборе опускают под поверхность воды посредством удлинения тяг 8, например перецеплением звеньев цепей на регуляторах длины 9. Затем с помощью регуляторов 9 фальшдно 6 выставляют на заданной условиями эксперимента глубине с требуемым углом наклона с необходимой точностью. Следует отметить, что значение глубины и наклона дна для каждого эксперимента разное. С помощью холодильных машин с системой охлаждения ледовой камеры на поверхности воды намораживают ледяное поле 3 или создают другие ледовые образования. К буксировочной тележке 5 закрепляют на штатное место модель ледокола или судна, подают питание на буксировочную тележку 5 и ее электропривод, подключают измерительную и регистрирующую аппаратуру и проводят испытания модели судна. Модельные испытания проводятся в соответствии с требованиями технического задания и по утвержденным для ледового опытового бассейна методикам.
Для проведения следующих испытаний с другой моделью или другими требованиями к условиям эксперимента фальшдно 6 с помощью регуляторов длины тяг 9 выставляют на иной заданной условиями эксперимента глубине и с требуемым углом наклона, и далее подготовка установки к испытаниям и сами испытания проводятся в вышеописанном порядке.