УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ КРУГОВЫХ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МОДЕЛЕЙ КРЫЛЬЕВ

Полезная модель относится к области судостроения и касается вопросов определения гидродинамических сил действующих на лопасти гребных винтов, рабочих колес водометных движителей и т.д. на режиме прямого хода судна и на непроектных режимах его эксплуатации.
Обеспечение прочностной надежности лопастей гребных винтов современной конструкции с увеличенной саблевидностью контура лопасти требует точного определения гидродинамических сил, на экстремальных режимах их работы. К таким режимам относится режим экстренного реверсирования с полного переднего на задний ход судна. Период реверса от начала создания винтом отрицательного упора до остановки судна является для лопастей наиболее опасным по гидродинамическим нагрузкам. При этом гидродинамические нагрузки, действующие на лопасти, большие, чем на проектном режиме - режиме полного переднего хода судна. В течение этого периода винт работает в режиме так называемой обратной струи. Обратная струя является неустойчивой, она распадается на крупномасштабные вихревые структуры, которые сносятся внешним потоком к работающему винту, часто попадая в него, что приводит к возникновению на лопастях винта дополнительных гидродинамических сил. В данном случае резко изменяется направление скорости обтекания лопастей. Выходящие кромки цилиндрических сечений лопастей обтекаются при больших углах атаки. Расчетное определение гидродинамических нагрузок не представляется возможным из-за сложности решаемой задачи, поэтому гидродинамические нагрузки, как правило, определяют экспериментальным путем на основе результатов круговых испытаний крыльев, профиль сечения которых совпадает с цилиндрическим сечением лопасти гребного винта. Гидродинамические нагрузки, действующие на лопасти гребных винтов на непроектных режимах их работы, на практике определяются путем проведения модельного гидродинамического эксперимента с крыльевыми профилями.
Известно устройство для круговых продувок крыла в аэродинамической трубе, с целью определения гидродинамических сил на крыле при различных углах атаки набегающего потока, имеющее обтекаемое основание, на котором через узел крепления установлена модель крыла с фланцем, имеющим возможность дискретного поворота крыла вокруг своей продольной оси (В.Н.Трещевский, Л.Д.Волков, А.И.Короткин, Аэродинамический эксперимент в судостроении, «Судостроение», 1976 г.).
Однако, указанное устройство предназначено лишь для испытаний одиночных крыльев и не позволяет исследовать гидродинамическое взаимодействие и влияние соседних к нему крыльев, как это имеет место в реальных конструкциях. Неучет этого взаимодействия и влияния крыльев зачастую приводит к значительным ошибкам в определении гидродинамических сил, возникающих на лопастях гребного винта, и как следствие - к снижению прочностной надежности проектируемого гребного винта.
Задачей предполагаемой полезной модели является обеспечение возможности проведения гидродинамических испытаний моделей крыльев для учета взаимного влияния крыльев на точность определения гидродинамических нагрузок, действующих на них при различных углах и режимах их обтекания.
Это достигается тем, что в устройстве для проведения круговых гидродинамических испытаний моделей крыльев, включающем гидродинамически обтекаемое основание, имеющее узел крепления модели крыла с фланцем, выполненным с возможностью дискретного поворота крыла вокруг своей продольной оси, по полезной модели упомянутое основание дополнено одним и более узлом крепления модели крыла, выполненным также с возможностью поворота крыла вокруг своей продольной оси, а узлы крепления моделей крыльев выполнены с возможностью их дискретного перемещения вдоль упомянутого основания с последующей фиксацией моделей крыльев.
Дополнение гидродинамически обтекаемого основания одним и более поворотным узлом крепления модели крыла позволяет проводить исследование гидродинамического взаимодействия и взаимного влияния соседних крыльев на центральное крыло.
Выполнение узлов крепления моделей крыльев с возможностью их дискретного перемещения вдоль упомянутого основания с последующей фиксацией крыльев обеспечивает возможность проводить испытания серии моделей крыльев с различным шагом их установки.
Сущность полезной модели поясняется рисунками, где на фиг.1 представлен общий вид устройства для проведения круговых гидродинамических испытаний моделей крыльев, на фиг.2 - вид по А на фиг.1 и на фиг.3 - фланец модели крыла в поворотном узле и на фиг.4 - вид Б на фиг.3.
Устройство для проведения круговых гидродинамических испытаний моделей крыльев (фиг.1) включает гидродинамически обтекаемое основание 1, на котором расположены центральное поворотное крыло 2, связанное с динамометром (на рисунке не показан), и боковые крылья 3 с фланцами 4, размещенными в узлах крепления (на рисунке не показаны). Фланцы 4 с моделями крыльев 2, 3. выполнены с возможностью их дискретного поворота вокруг продольной оси крыльев (фиг.1, 3). Кроме того, узлы крепления моделей крыльев 3 с фланцами 4 выполнены с возможностью их дискретного перемещения вдоль упомянутого основания 1 с последующей фиксацией моделей крыльев (фиг.1, 2).
Круговые гидродинамические испытания решетки моделей крыльев под произвольными углами атаки осуществляется с помощью предлагаемого устройства следующим образом.
Устройство с моделями крыльев размещается в рабочем участке экспериментальной установки с обращенным потоком (аэродинамической или гидродинамической трубы). Центральное крыло 2 соединяется с динамометром, на котором выполняются измерения сил и моментов. Боковые крылья 3 располагаются по два с каждой стороны от центрального крыла 2, на одинаковом расстоянии как друг от друга, так и от центрального крыла. Боковые крылья 3 служат только для изучения и моделирования взаимодействия центрального крыла 2 с ними, и поэтому крепятся своими фланцами 4 к основанию 1. Крепление фланцев 4 обеспечивает поворот моделей крыльев вокруг вертикальной оси каждого крыла 2, 3, поворот системы крыльев 3 вокруг центрального крыла 2 и изменение расстояния между крыльями вдоль основания 1. Причем изменение всех перечисленных параметров должно осуществляться синхронно для всех крыльев.
В процессе продувки системы крыльев 2, 3 при различных углах атаки и шагах их установки измеряют силы и моменты на центральном крыле 2, учитывающие как действие на него набегающего потока, так и влияние и взаимодействие боковых крыльев 3.
Предлагаемое устройство позволяет осуществить учет взаимного влияния крыльев на точность определения гидродинамических нагрузок, действующих на них при различных углах и режимах их обтекания, что его выгодно отличает от прототипа.