RU2225604C2

RU2225604C2 - Technique to conduct stop tests of submersible vehicle and equipment for its realization

Info

Publication number: RU2225604C2
Application number: RU2001134443/11A
Authority: RU
Original assignee: Жестовский Феликс Кузьмич
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2004-03-10

Abstract

FIELD: experimental hydrodynamics. SUBSTANCE: invention refers to field of experimental study and development of elements of propulsion complexes and power plants of submersible vehicles. In compliance with proposed technique of stop tests submersible vehicle is suspended from load rope with outboard framework at some depth and engine power is absorbed by brake disks mounted on hub instead of propeller screws. Profiled washer with drain ducts to model ring zone of relative rarefaction is mounted with axial clearance by face of front brake disk and water pressure is measured in interface clearance by transducers. Intake holes of drain ducts are directed towards interface clearance and are distributed over radius of washer. EFFECT: increased efficiency of stop tests, authenticity of obtained data and informativity of study. 2cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области экспериментальной гидродинамики, в частности, к области экспериментального исследования и отработки элементов пропульсивных комплексов и энергосиловых установок подводных аппаратов (ПА) различного назначения, и может быть использовано для моделирования ходовых нагрузок двигательно-движительного комплекса (ДДК) при проведении стоповых испытаний ПА. The invention relates to the field of experimental hydrodynamics, in particular, to the field of experimental research and development of elements of propulsion systems and power plants of underwater vehicles (PA) for various purposes, and can be used to simulate the running loads of the propulsion-motor complex (DDK) during stop tests of PA .

Известен и широко применяется в судостроительной практике способ обкатки главной силовой установки судна в период достройки его на плаву, когда на гребной вал судна монтируют тормозные барабаны взамен гребного винта. Такими барабанами поглощают мощность двигателя (см., например, В.Ф.Попов, Т.В.Зеленко. Применение гидротормоза для испытания судна. - Л.: Судпромгиз, 1951, с. 31. ) Основным недостатком является возникновение кавитации на элементах реальной конструкции. Known and widely used in shipbuilding practice is the method of running in the main power plant of the vessel during the completion of it afloat when brake drums are mounted on the propeller shaft of the vessel instead of the propeller. These drums absorb engine power (see, for example, V.F. Popov, T.V. Zelenko. The use of hydraulic brakes for testing a ship. - L .: Sudpromgiz, 1951, p. 31.) The main disadvantage is the occurrence of cavitation on elements of real constructions.

Наиболее близким, выбранным за прототип, является способ проведения стоповых испытаний ПА (см. Л.Грейнер. Гидродинамика и энергетика подводных аппаратов. - Л.: Судостроение, 1978, 7, 6, стр.356-363) путем вывешивания ПА на грузовом тросе внутри подвесного каркаса и поглощения мощности двигателя ПА тормозными дисками, установленными на гребных валах взамен соосных гребных винтов. Снабженный таким тормозным дисковым устройством ПА погружают на заданную глубину с использованием лебедки, установленной на судне обеспечения. Запуск энергосиловой установки и информационный обмен ведут по кабелю, соединяющему ПА с командно-вычислительным комплексом (КВК) судна обеспечения. The closest one selected for the prototype is the method of carrying out stop tests of PA (see L. Greiner. Hydrodynamics and power engineering of underwater vehicles. - L .: Sudostroenie, 1978, 7, 6, pp. 356-363) by hanging PA on a freight cable inside the suspension frame and the absorption of engine power PA brake discs mounted on the propeller shafts instead of coaxial propellers. Equipped with such a brake disc device, the PA is immersed to a predetermined depth using a winch mounted on a support vessel. The launch of the power plant and the information exchange are conducted via a cable connecting the PA with the command and computing complex (CEC) of the support vessel.

Недостатком способа-прототипа является факт неполного эквивалента загрузки энергосиловой установки ПА. Действительно, в известных способах осевая сила упора на гребном валу, характерная для ходовых испытаний ПА, снабженного гребными винтами, отсутствует. The disadvantage of the prototype method is the fact of an incomplete equivalent of loading a power plant PA. Indeed, in the known methods, the axial thrust of the thrust on the propeller shaft, characteristic for running tests of a PA equipped with propellers, is absent.

Задачей заявленного технического решения является создание при проведении стоповых испытаний осевой силы на гребных валах, эквивалентной силе ходового упора ГВ, повышение эффективности стоповых испытаний, достоверности получаемых результатов и информативности исследований. The objective of the claimed technical solution is to create, when conducting stop tests, axial force on the propeller shafts, equivalent to the strength of the running stop GV, increase the effectiveness of stop tests, the reliability of the results and the information content of the studies.

Поставленная задача решается путем вывешивания ПА на грузовом тросе внутри подвесного каркаса, поглощения мощности двигателя тормозными дисками (и дополнительно по сравнению с прототипом), моделирования упорной шайбой кольцевой зоны относительного разрежения и измерения датчиками силы взаимодействия шайбы с торцом тормозного диска. The problem is solved by hanging the PA on a cargo cable inside the suspension frame, absorbing engine power with brake discs (and additionally compared with the prototype), modeling the thrust washer of the annular zone of relative rarefaction and measuring the force of interaction of the washer with the end face of the brake disc with sensors.

Сопоставительный анализ способа-прототипа и заявленного способа показывает, что последний отличается от известного наличием двух новых операций "моделирования" и "измерения", причем операция "моделирования" базируется на насосном эффекте такой гидродинамической компоновки, а измерение осевой силы взаимодействия возможно с использованием различных методов и схем, исходя из конкретных задач эксперимента, требований к точности измерений и достоверности получаемых результатов. A comparative analysis of the prototype method and the claimed method shows that the latter differs from the known one by the presence of two new operations of “simulation” and “measurement”, and the operation of “simulation” is based on the pumping effect of such a hydrodynamic arrangement, and the measurement of the axial interaction force is possible using various methods and schemes, based on the specific tasks of the experiment, the requirements for measurement accuracy and the reliability of the results.

Реализация заявленного способа осуществляется усовершенствованным погружным устройством для стоповых испытаний ПА, причем принятое за прототип устройство (см. Л. Грейнер. Гидродинамика и энергетика подводных аппаратов, рис. 7.39), которое содержит каркас и тормозные диски, установленные на ступицах взамен гребных винтов, дополнительно снабжено конструктивными особенностями, характерными для частного случая реализации заявленного способа. The implementation of the claimed method is carried out by an improved submersible device for stop tests of PA, and the device adopted for the prototype (see L. Greiner. Hydrodynamics and power engineering of underwater vehicles, Fig. 7.39), which contains a frame and brake discs mounted on the hubs instead of the propellers, additionally equipped with design features characteristic of a particular case of the implementation of the claimed method.

У бокового торца тормозного диска (преимущественно переднего при моделировании характеристик соосных гребных винтов) монтирована с заданным осевым зазором упорная шайба с дренажными каналами и датчиками давления, причем приемные отверстия каналов выполнены в сторону межторцового зазора и с заданным распределением по радиусу шайбы. Отметим, что тормозные диски также монтируются с заданным осевым зазором, обеспечивающим эквивалент силы ходового упора заднего ГВ, а место установки упорной шайбы (например, корпус ПА или корпус каркаса) определяется из конкретных конструктивных соображений, принятой схемы измерения и конкретных задач гидродинамического эксперимента. При этом обязательным является условие: сила взаимодействия диска и упорной шайбы должна быть внутренней для всей системы подвески ПА на грузовом тросе (условие сохранения отвесного положения устройства при его работе в погруженном состоянии). A thrust washer with drainage channels and pressure sensors is mounted at the lateral end face of the brake disk (mainly the front one when modeling the characteristics of coaxial propellers) with the given axial clearance, the receiving holes of the channels being made towards the end-to-end gap and with a given distribution along the radius of the washer. Note that the brake discs are also mounted with a predetermined axial clearance that provides the equivalent force of the rear stop running gear stop, and the location of the thrust washer (for example, the PA housing or the frame housing) is determined from specific design considerations, the adopted measurement scheme and the specific tasks of the hydrodynamic experiment. At the same time, the condition is mandatory: the interaction force between the disk and the thrust washer must be internal for the entire PA suspension system on the cargo cable (a condition for maintaining the vertical position of the device when it is immersed).

Для описания способа рассмотрим типовые операции при проведении стоповых испытаний ПА с двухвальной энергосиловой установкой. На фиг.1 показано схематично погруженное на заданную глубину устройство для проведения стоповых испытаний. На фиг.2 представлена схематично конструкция упорной шайбы с датчиками давления. To describe the method, we consider typical operations during the stop tests of PA with a twin-shaft power plant. Figure 1 shows a schematically submerged to a predetermined depth device for conducting stop tests. Figure 2 presents schematically the design of the thrust washer with pressure sensors.

ПА 1 (фиг.1) вывешен внутри решетчатого каркаса 2 на грузовом тросе 3. Стрелой 4 лебедки 5, расположенной на судне 6 обеспечения испытаний, устройство опускают на заданную глубину. С командно-измерительного комплекса 7 по кабелю 8 подают команды на запуск двигателя и ведут информационное обслуживание эксперимента. На гребные валы ПА монтированы тормозные диски - задний 9 и передний 10 - с заданным зазором S_в. Упорная профилированная шайба 11 монтирована на торце каркаса 2 с заданным осевым зазором Sн относительно торца тормозного диска 10. В теле шайбы 11 выполнены дренажные отверстия 12 и монтированы датчики давления 13, связанные кабелем 8 с комплексом 7.PA 1 (figure 1) is posted inside the trellis frame 2 on the cargo cable 3. The boom 4 of the winch 5, located on the test vessel 6, the device is lowered to a predetermined depth. From the command-measuring complex 7 cable 8 sends commands to start the engine and conduct information service of the experiment. Brake discs are mounted on the propeller shafts of the PA - rear 9 and front 10 - with a given clearance S _in . A thrust profiled washer 11 is mounted on the end face of the frame 2 with a predetermined axial clearance Sl relative to the end face of the brake disc 10. Drain holes 12 are made in the body of the washer 11 and pressure sensors 13 are mounted, connected by a cable 8 to the complex 7.

Типовая методика проведения стоповых испытаний ПА включает предварительный монтаж элементов гидродинамической компоновки с проверкой величин осевых зазоров, вывешивания устройства на грузовом тросе 3 "на ровный киль" и погружения на заданную глубину. По кабелю 8 с комплекса 7 запускают двигатель ПА 1. В процессе эксперимента измеряют датчиками 13 давление воды в межторцовом зазоре. По окончании эксперимента оператор строит кривую распределения давления по радиусу P=f(r) и, интегрируя, вычисляет результирующую осевую силу - эквивалент ходового упора ГВ. A typical PA stop test methodology includes preliminary installation of hydrodynamic assembly elements with verification of axial clearances, hanging the device on a cargo cable 3 "on an even keel" and diving to a predetermined depth. Through cable 8 from complex 7, the engine of PA 1 is started. During the experiment, the sensors 13 measure the water pressure in the inter-face gap. At the end of the experiment, the operator constructs a pressure distribution curve along the radius P = f (r) and, integrating, calculates the resulting axial force - the equivalent of the running load stop.

Заявителем проведены предварительные модельные испытания, апробирован макет устройства и на основе методов подобия (Л.И.Седов. Методы подобия и размерности в механике. - М.: Наука, 1981) показана возможность реализации предложенного технического решения в натурных условиях для двух схем измерения. В настоящее время принята (на основании положительных результатов испытаний моделей ТДУ) четырехпараметрическая схема моделирования зоны относительного разрежения в рассмотренном классе устройств для стоповых испытаний ПА. The applicant conducted preliminary model tests, tested the device’s model and, based on similarity methods (L.I. Sedov. Methods of similarity and dimension in mechanics. - M .: Nauka, 1981), the possibility of implementing the proposed technical solution in natural conditions for two measurement schemes was shown. At present, a four-parameter scheme for modeling the relative rarefaction zone in the considered class of devices for stop testing of PA has been adopted (based on the positive results of testing TDU models).

Использование заявленного способа и варианта устройства для его реализации позволяет по сравнению с прототипом обеспечить создание эквивалента силы ходового упора ГВ при проведении стоповых испытаний ПА широкого класса. Адекватность условий работы обеспечивает повышение эффективности гидродинамического эксперимента и достоверности результатов исследований. Using the claimed method and device variant for its implementation allows, in comparison with the prototype, to ensure the creation of the equivalent force of the running stop of the hot water when conducting stop tests of a wide class PA. Adequacy of working conditions provides an increase in the efficiency of a hydrodynamic experiment and the reliability of research results.

Claims

1. A method of carrying out stop tests of an underwater vehicle by hanging it on a freight cable with a suspension frame at a depth and absorbing engine power with brake discs, characterized in that at the end of the front brake disk with axial clearance, a profiled washer with drainage channels is mounted on the end of the frame for modeling an annular zones of relative rarefaction and measure the pressure of the water in the inter-face gap with sensors.

2. Device for stop tests of an underwater vehicle containing a suspension frame and brake discs mounted on the hubs instead of propellers, characterized in that at the end of the front brake disc a profiled washer with drainage channels and pressure sensors is mounted with axial clearance, and the channel receiving holes are made towards the inter-face gap and with the distribution along the radius of the washer.