RU2384828C1 - Способ проведения самоходных модельных испытаний судов в ледовом опытовом бассейне - Google Patents
Способ проведения самоходных модельных испытаний судов в ледовом опытовом бассейне Download PDFInfo
- Publication number
- RU2384828C1 RU2384828C1 RU2008135811/28A RU2008135811A RU2384828C1 RU 2384828 C1 RU2384828 C1 RU 2384828C1 RU 2008135811/28 A RU2008135811/28 A RU 2008135811/28A RU 2008135811 A RU2008135811 A RU 2008135811A RU 2384828 C1 RU2384828 C1 RU 2384828C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- model
- ice
- speed
- propulsors
- behind
- Prior art date
Links
Landscapes
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области экспериментальных исследований в ледовых опытовых бассейнах и может быть использовано для проектирования винто-рулевых комплексов судов и средств их защиты ото льда путем создания в нем условий проведения модельного эксперимента, подобных натурным. Способ включает приготовление поля моделированного льда и проведение испытаний модели с работающими движителями путем ее буксировки или при свободном движении модели с заданной скоростью и с заданной частотой вращения движителей, заключающихся в регистрации частоты попадания притопленных обломков льда к движительно-рулевому комплексу и к другим внешним по отношению к корпусу модели устройствам при наличии или отсутствии ледовой защиты на корпусе модели. При этом производят измерение плотности моделированного льда и после этого в неразрушенном ледяном покрове буксируют модель судна с неработающими движителями со скоростью, определяемой из масштаба модели, после чего измеряют средний размер обломков льда и ширину канала за моделью, образующихся при прохождении модели в ледяном поле, затем в неразрушенном ледяном поле перед моделью в полосе шириной, равной ширине канала за моделью, нарезают ледяной покров на отдельные плотно прилегающие друг к другу льдины, размер которых равен измеренному среднему размеру обломков льда, и в полученном таким образом канале проводят испытание путем буксировки модели с работающими движителями, причем буксировку модели при указанных испытаниях осуществляют при уменьшенной по сравнению с масштабной скорости, определяемой с учетом плотности воды и плотности льда, а частоту вращения движителей при этом задают такую, чтобы скорость жидкости в струе за движителями соответствовала значению, определяемому с учетом скорости в струе за движителем в натурных условиях, а в процессе испытаний модели в режиме свободного самохода частоту вращения движителей задают такую, чтобы скорость жидкости в струе за движителями на швартовном режиме соответствовала значению, определяемому с учетом скорости в струе за движителем на швартовном режиме в натурных условиях. Технический результат заключается в повышении достоверности результатов испытаний путем приближения их к натурным условиям. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области морского транспорта и способов проведения экспериментальных исследований на моделях ледоколов и судов ледового плавания в ледовых опытовых бассейнах.
Известен способ проведения самоходных испытаний модели в ледовом бассейне при использовании разворота поворотных насадок для очистки от битого льда канала за моделью, согласно которому приготовляют поле моделированного льда, в котором затем проводят испытания модели судна с работающими движителями путем ее буксировки или же при свободном самоходом движении модели с заданной скоростью и заданной частотой вращения движителей, в процессе чего регистрируют частоту попадания притопленных обломков льда к движительно-рулевому комплексу и к другим внешним по отношению к корпусу модели устройствам. (Каштелян В.И., Пехтусов М.В., Шпаков B.C. Исследование движительного комплекса гребной винт - направляющая насадка как средства повышения ледопроходимости ледоколов и чистоты канала за ними. Труды ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, вып.276, 1973, с.26-35.)
Недостатком указанного способа является наличие «масштабного эффекта», связанного с отличием условий проведения модельных исследований от натурных, вызванных несовпадением плотности моделированного и натурного льда. Вследствие этого нарушается соотношение между вертикальной силой (Архимедова сила) и горизонтальными силами (силы взаимодействия притопленных льдин с корпусом). Эффект от действия горизонтальных сил оказывается существенно сильнее, чем от вертикальных. «Масштабный эффект» проявляется в качественном и количественном несовпадении результатов модельного и натурного экспериментов и вследствие этого в завышении показателей ледоотводящих защитных устройств на основании данных модельного эксперимента.
Заявляемое изобретение решает задачу повышения достоверности результатов модельных испытаний моделей судов в ледовом опытовом бассейне и получения объективных экспериментальных данных, необходимых для проектирования винто-рулевых комплексов судов и средств их защиты ото льда, путем создания в нем условий проведения модельного эксперимента, подобных натурным.
Для этого по способу проведения модельных испытаний судов в ледовом опытовом бассейне, включающему приготовление поля моделированного льда, проведение испытаний модели с работающими движителями путем ее буксировки или при свободном движении модели носом или кормой вперед с заданной скоростью νм и с заданной частотой вращения движителей, заключающихся в регистрации частоты попадания притопленных обломков льда к движительно-рулевому комплексу, к ледовым ящикам модели судна и к другим внешним по отношению к корпусу модели устройствам при наличии или отсутствии ледовой защиты на корпусе модели, по изобретению производят измерение плотности моделированного льда и после этого в неразрушенном ледяном покрове буксируют модель судна с неработающими движителями со скоростью, определяемой по соотношению
где νм, νн - скорости модели и натурного судна соответственно, λ - масштаб модели, после чего измеряют средний размер обломков льда и ширину канала за моделью, образующихся при прохождении модели в ледяном поле, затем в неразрушенном ледяном поле перед моделью в полосе шириной, равной ширине канала за моделью, нарезают ледяной покров на отдельные плотно прилегающие друг к другу льдины, размер которых равен измеренному среднему размеру обломков льда, и в полученном таким образом канале проводят испытание путем буксировки модели с работающими движителями, причем буксировку модели при указанных испытаниях осуществляют при уменьшенной по сравнению с νм скоростью и определяемой по соотношению
где ρв - плотность воды, - требуемая техническим заданием на проведение экспериментов плотность льда, а частоту вращения движителей при этом задают такую, чтобы скорость жидкости в струе за движителями соответствовала значению, определяемому соотношением
где - скорость в струе за движителем в натурных условиях, а в процессе испытаний модели в режиме свободного самохода частоту вращения движителей задают такую, чтобы скорость жидкости в струе за движителями на швартовном режиме соответствовала значению, определяемому соотношением
Предварительное измерение плотности моделированного льда необходимо для определения, насколько измеренная величина отличается от заданной техническим заданием на проведение модельного эксперимента, и с использованием измеренной затем определяют скорость буксировки модели с работающими движителями и задают частоту вращения ее движителей. Предварительная буксировка модели судна в неразрушенном ледяном покрове с неработающими движителями со скоростью, определяемой с учетом масштаба модели по критерию подобия Фруда в виде позволяет получить информацию о средних размерах секторов льда образующихся при разрушении движущейся моделью сплошного ледяного покрова, так как средний размер обломков зависит от скорости движения модели и толщины льда lл=ƒ(νм, h), с тем чтобы затем на подготовленном участке канала с плотно прилегающими друг к другу льдинами, имеющими размер, аналогичный среднему размеру полученных в процессе предварительной буксировки модели обломков льда, проводить самоходные испытания модели судна с работающими движителями как в режиме буксировки, так и в режиме самоходного движения модели.
Уменьшение скорости буксировки модели в подготовленном путем нарезки на льдины участке канала в раз позволяет получить в ледовом бассейне соотношение вертикальных и горизонтальных сил, действующих на притопленную льдину, соответствующее натурным условиям. При уменьшении скорости движения модели уменьшаются усилия, действующие в горизонтальной плоскости при взаимодействии корпуса и льдин, и соотношение указанных сил становится аналогичным натурному.
Устранение влияния «масштабного эффекта», вызванного несовпадением плотности моделированного и натурного льда, происходит за счет снижения величины сил, вызывающих движение находящейся под водой льдины в горизонтальной плоскости. Снижение величины сил, действующих в горизонтальной плоскости, выполняется таким образом, чтобы эти силы были сопоставимы с силами, вызывающими движение льдины в вертикальной плоскости. Величина силы Архимеда действующей на льдину с плотностью отличается от аналогичной силы действующей на льдину с плотностью в следующее число раз:
Например, при плотности воды, равной измеренной плотности моделированного льда и требуемой техническим заданием плотности льда получим, что действующая в эксперименте сила Архимеда отличается от требуемой силы Архимеда в 2 раза:
Горизонтальное усилие F, действующее на притопленную льдину при ее взаимодействии с корпусом модели или ледовой защитой, можно записать следующим образом:
где m - масса льдины, Δt - время действия ударного импульса, эту величину можно считать постоянной (Рывлин А.Я., Хейсин Д.Е. Испытания судов во льдах. Л.: Судостроение, 1980). Для того чтобы силы, действующие в разных плоскостях, были сравнимы по величине, необходимо уменьшить горизонтальную силу в раз. В результате получим силу F'. Это требование позволяет получить выражение для определения нового значения скорости буксировки модели :
Горизонтальное усилие Fг.д., действующее на притопленную льдину при ее взаимодействии со струей воды, отбрасываемой движителем, можно записать следующим образом:
где С - коэффициент сопротивления льдины, lл - средний размер льдины.
Для того чтобы силы, действующие в разных плоскостях, были сравнимы по величине, необходимо уменьшить горизонтальную силу в раз. Это требование позволяет получить выражение для определения нового значения скорости жидкости в струе гребного винта :
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, на котором схематически показана чаша ледового бассейна (вид сверху), в которой проводятся модельные испытания судов по предлагаемому способу.
В ледовом бассейне 1 наморожено поле моделированного льда 2, разделенное по длине на два участка 3 и 4, в пределах которых проводятся испытания модели 5, имеющей движитель 6. На участке 3 представлен канал 7 с обломками льдин 8, образовавшимися при предварительной буксировке модели 5. В оставшемся неразрушенном ледяном покрове на участке 4 в канале 9, ширина которого совпадает с шириной канала 7 на участке 3, расположены плотно прилегающие друг к другу льдины 10, полученные путем нарезки ледяного покрова на сектора с размерами, равными средней длине льдин, измеренных в канале 7 на участке 3.
Предлагаемый способ проведения самоходных модельных испытаний судов в ледовом опытовом бассейне осуществляется следующим образом.
В ледовом бассейне 1 намораживают моделированное ледяное поле 2. После приготовления поля льда измеряют плотность ледяного покрова и сравнивают ее с заданным техническим заданием на проведение экспериментов плотностью Затем на участке 3 ледового бассейна 1 буксируют модель 5 со скоростью, равной После этого производят измерения среднего размера обломков льдин 8, образовавшихся при прохождении модели 5, а также ширины ледяного канала 7, оставшегося за ней. Затем в неразрушенном ледяном поле перед моделью 5 на участке 4 ледового бассейна 1 в полосе канала 9 шириной, равной ширине канала 7 за моделью 5, нарезают ледяной покров на отдельные плотно прилегающие друг к другу льдины 10, размер которых равен измеренному среднему размеру обломков льда 8. В полученном таким образом канале 9 с плотно прилегающими друг к другу льдинами 10 проводят испытания путем буксировки модели с работающими движителями 6, регистрируя частоту взаимодействия движителей 6 и внешних устройств модели со льдинами, со скоростью буксировки при указанных испытаниях уменьшенной по сравнению с νм в раз с учетом разницы замеренной и потребной где ρв - плотность воды, - требуемая техническим заданием на проведение экспериментов плотность льда, и с частотой вращения движителей 6, выбранной так, чтобы скорость жидкости в струе за движителями соответствовала значению, определяемому соотношением
Проведение же испытаний в режиме свободного самоходного движения модели осуществляют при такой частоте вращения движителей модели, которая обеспечивает на швартовном режиме скорость жидкости в струе за движителем соответствующую значению, определяемому соотношением
Предлагаемый способ позволяет исключить влияние «масштабного эффекта» при проведении модельных испытаний в ледовых условиях в опытовом бассейне и таким образом получить достоверные экспериментальные данные.
Claims (1)
- Способ проведения самоходных модельных испытаний судов в ледовом опытовом бассейне, включающий приготовление поля моделированного льда, проведение испытаний модели с работающими движителями путем ее буксировки или при свободном движении модели носом или кормой вперед с заданной скоростью vм и с заданной частотой вращения движителей, заключающихся в регистрации частоты попадания притопленных обломков льда к движительно-рулевому комплексу, к ледовым ящикам модели судна и к другим внешним по отношению к корпусу модели устройствам при наличии или отсутствии ледовой защиты на корпусе модели, отличающийся тем, что предварительно определяют плотность моделированного льда и после этого в неразрушенном ледяном покрове буксируют модель судна с неработающими движителями со скоростью, определяемой по соотношению
,
где vм, vн - скорости модели и натурного судна соответственно,
λ - масштаб модели,
после чего измеряют средний размер обломков льда и ширину канала за моделью, образующихся при прохождении модели в ледяном поле, затем в неразрушенном ледяном поле перед моделью в полосе шириной, равной ширине канала за моделью, нарезают ледяной покров на отдельные плотно прилегающие друг к другу льдины, размер которых равен измеренному среднему размеру обломков льда, и в полученном таким образом канале проводят испытание путем буксировки модели с работающими движителями, причем буксировку модели при указанных испытаниях осуществляют при уменьшенной по сравнению с vм скоростью и определяемой по соотношению
,
где ρв - плотность воды,
- требуемая техническим заданием на проведение экспериментов плотность льда,
а частоту вращения движителей при этом задают такую, чтобы скорость жидкости в струе за движителями соответствовала значению, определяемому соотношением
,
где - скорость в струе за движителем в натурных условиях,
а в процессе испытаний модели в режиме свободного самохода частоту вращения движителей задают такую, чтобы скорость жидкости в струе за движителями на швартовном режиме соответствовала значению, определяемому соотношением
,
где - скорость в струе за движителем на швартовном режиме в натурных условиях.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008135811/28A RU2384828C1 (ru) | 2008-09-03 | 2008-09-03 | Способ проведения самоходных модельных испытаний судов в ледовом опытовом бассейне |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008135811/28A RU2384828C1 (ru) | 2008-09-03 | 2008-09-03 | Способ проведения самоходных модельных испытаний судов в ледовом опытовом бассейне |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2384828C1 true RU2384828C1 (ru) | 2010-03-20 |
Family
ID=42137473
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008135811/28A RU2384828C1 (ru) | 2008-09-03 | 2008-09-03 | Способ проведения самоходных модельных испытаний судов в ледовом опытовом бассейне |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2384828C1 (ru) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2535398C2 (ru) * | 2013-01-10 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и антарктический научно-исследовательский институт" | Способ и устройство для моделирования ледяного покрова в ледовом опытовом бассейне |
RU2551832C1 (ru) * | 2014-01-09 | 2015-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Способ моделирования ледяного покрова в опытовом бассейне и устройство для его осуществления |
RU2581311C1 (ru) * | 2014-12-02 | 2016-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Способ проведения самоходных модельных испытаний судов в ледовом опытовом бассейне |
CN105966550A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-09-28 | 哈尔滨工程大学 | 一种组合可移动密封式模型实验冰水池 |
RU2669158C1 (ru) * | 2017-11-23 | 2018-10-08 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Способ определения в ледовом бассейне дистанции торможения крупнотоннажного судна при проводке его ледоколом |
CN109583076A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-05 | 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 | 极地冰级船舶主推进调距桨装置设计方法 |
CN110626463A (zh) * | 2019-10-22 | 2019-12-31 | 华南理工大学 | 一种破冰船水池模型实验装置 |
RU2737841C1 (ru) * | 2020-03-17 | 2020-12-03 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Устройство для образования канала моделируемого ледяного покрова в ледовом опытовом бассейне |
US20210108986A1 (en) * | 2019-01-05 | 2021-04-15 | Dalian University Of Technology | Method of Ship Ice Resistance Model Experiment Based on Non-refrigerated Model Ice |
CN114252233A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-29 | 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 | 一种空泡水筒试验用送冰装置 |
RU2811173C1 (ru) * | 2023-10-25 | 2024-01-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ проведения испытаний моделей судов в ледовом опытном бассейне |
-
2008
- 2008-09-03 RU RU2008135811/28A patent/RU2384828C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Каштелян В.И., Пехтусов М.В., Шпаков B.C. Исследование движительного комплекса гребной винт - направляющая насадка как средства повышения ледопроходимости ледоколов и чистоты канала за ними. Труды ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, вып.276, 1973, с.26-35. * |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2535398C2 (ru) * | 2013-01-10 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и антарктический научно-исследовательский институт" | Способ и устройство для моделирования ледяного покрова в ледовом опытовом бассейне |
RU2551832C1 (ru) * | 2014-01-09 | 2015-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Способ моделирования ледяного покрова в опытовом бассейне и устройство для его осуществления |
RU2581311C1 (ru) * | 2014-12-02 | 2016-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Способ проведения самоходных модельных испытаний судов в ледовом опытовом бассейне |
CN105966550A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-09-28 | 哈尔滨工程大学 | 一种组合可移动密封式模型实验冰水池 |
RU2669158C1 (ru) * | 2017-11-23 | 2018-10-08 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Способ определения в ледовом бассейне дистанции торможения крупнотоннажного судна при проводке его ледоколом |
CN109583076A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-05 | 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 | 极地冰级船舶主推进调距桨装置设计方法 |
CN109583076B (zh) * | 2018-11-26 | 2023-09-22 | 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 | 极地冰级船舶主推进调距桨装置设计方法 |
US20210108986A1 (en) * | 2019-01-05 | 2021-04-15 | Dalian University Of Technology | Method of Ship Ice Resistance Model Experiment Based on Non-refrigerated Model Ice |
US11768126B2 (en) * | 2019-01-05 | 2023-09-26 | Dalian University Of Technology | Method of ship ice resistance model experiment based on non-refrigerated model ice |
CN110626463B (zh) * | 2019-10-22 | 2020-10-27 | 华南理工大学 | 一种破冰船水池模型实验装置 |
CN110626463A (zh) * | 2019-10-22 | 2019-12-31 | 华南理工大学 | 一种破冰船水池模型实验装置 |
RU2737841C1 (ru) * | 2020-03-17 | 2020-12-03 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Устройство для образования канала моделируемого ледяного покрова в ледовом опытовом бассейне |
CN114252233A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-29 | 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 | 一种空泡水筒试验用送冰装置 |
RU2811173C1 (ru) * | 2023-10-25 | 2024-01-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ проведения испытаний моделей судов в ледовом опытном бассейне |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2384828C1 (ru) | Способ проведения самоходных модельных испытаний судов в ледовом опытовом бассейне | |
Riska | Design of ice breaking ships | |
Valanto et al. | Experimental investigation on ship wave added resistance in regular head, oblique, beam, and following waves | |
Ponkratov et al. | Validation of ship scale CFD self-propulsion simulation by the direct comparison with sea trials results | |
Zhou et al. | Ice forces acting on towed ship in level ice with straight drift. Part I: Analysis of model test data | |
Jeong et al. | Ice resistance prediction for standard icebreaker model ship | |
Cho et al. | Development of effective model test in pack ice conditions of square-type ice model basin | |
Dobrodeev et al. | Ice resistance calculation method for a ship sailing via brash ice channel | |
Kulczyk et al. | Coefficients of propeller-hull Interaction in propulsion system of inland waterway vessels with stern tunnels | |
Tsarau et al. | A numerical model for simulating the effect of propeller flow in ice management | |
Spencer | A standard method for the conduct and analysis of ice resistance model tests | |
Hasselaar et al. | Evaluation of an energy saving device via validation speed/power trials and full scale CFD investigation | |
RU2385252C1 (ru) | Способ проведения буксировочных модельных испытаний судов в ледовом опытовом бассейне | |
Liu et al. | A fast and transparent method for setting powering margins in ship design | |
KR102434772B1 (ko) | 선박의 시마진 도출 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 | |
Wang et al. | Model Tests of the United States Coast Guard Heavy Polar Icebreaker Indicative Designs | |
Pavkov et al. | Experimental investigation of trimaran models in shallow water | |
Hisette et al. | Investigations on the level ice resistance of ships with conventional bow shapes | |
Karulina et al. | Assessment of periodical ice loads acting on screw propeller during its interaction with ice | |
RU2581311C1 (ru) | Способ проведения самоходных модельных испытаний судов в ледовом опытовом бассейне | |
RU2669158C1 (ru) | Способ определения в ледовом бассейне дистанции торможения крупнотоннажного судна при проводке его ледоколом | |
Li et al. | Experimental investigation of the green water loads on a wave-piercing tumblehome ship | |
Molyneux et al. | Model experiments to support the design of large icebreaking tankers | |
Taimuri et al. | Level Ice Clearing in Model and Full Scale Using Azimuthing Propulsion | |
Koto et al. | Empirical approach to predict ship resistance in level ice |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |