RU2667434C1 - Способ испытаний моделей корпусов судов - Google Patents
Способ испытаний моделей корпусов судов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2667434C1 RU2667434C1 RU2017140392A RU2017140392A RU2667434C1 RU 2667434 C1 RU2667434 C1 RU 2667434C1 RU 2017140392 A RU2017140392 A RU 2017140392A RU 2017140392 A RU2017140392 A RU 2017140392A RU 2667434 C1 RU2667434 C1 RU 2667434C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ship
- model
- hull
- roll
- deck
- Prior art date
Links
- 238000010998 test method Methods 0.000 title description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009189 diving Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B79/00—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области судостроения, в частности к экспериментальному определению характеристик остойчивости судов. Предложен способ испытаний моделей корпусов судов, позволяющий оценивать остойчивость судна путем проведения опыта кренования, заключающегося в проведении серии последовательных перемещений на судне крен-балласта в поперечном направлении с целью создания ряда наклонений и измерения соответствующих углов крена. Предварительно при помощи системы нагружения моделируется воздействие гидродинамических нагрузок на носовую оконечность судна в условиях захвата волной носовой оконечности. Обеспечивается возможность экспериментального определения характеристик остойчивости судов в условиях захвата волной носовой оконечности, что расширяет возможности исследования негативных последствий, которые могут произойти, таких как опрокидывание судна. 4 ил.
Description
Изобретение относится к судостроению, в частности к экспериментальному определению характеристик остойчивости судов.
Известно устройство для определения присоединенных масс, моментов инерции и демпфирования моделей судов при их свободных колебаниях в жидкости, включающее модель судна (Патент РФ на изобретение №2425343, МПК G01М 1/16, опубл. 27.07.2011), устройство ее бифилярного подвеса к опорам, аппаратуру для измерения и записи ее свободных затухающих колебаний во времени, причем устройство бифилярного подвеса выполнено с возможностью изменения длины подвеса и расстояния между бифилярами, модель содержит устройства присоединения бифилярных подвесов к корпусу в продольном и поперечном направлениях с возможностью регулирования высоты закрепления на нем бифилярных подвесов на уровне высоты центра масс модели и выше его, а также имеет возможность приема дополнительного балласта (груза) сверх расчетной нагрузки, при этом устройство бифилярного подвеса модели устанавливается над гидролотком, в который опускается модель по расчетную ватерлинию, что позволяет определять присоединенные массы, моменты инерции и коэффициенты демпфирования на разных частотах и амплитудах колебаний.
Недостатком данного устройства является невозможность проведения испытаний моделей судов в условиях захвата волной носовой оконечности, так как данное устройство не позволяет прикладывать к палубе судна в носовой оконечности нагрузки, моделирующие гидродинамические силы, возникающие при обтекании носовой оконечности в процессе ее захвата волной. Это обусловлено тем обстоятельством, что место для приема груза расположено в районе миделевого сечения модели, а также тем, что для нагружения используются дополнительные (балластные) грузы, и смоделировать с их помощью гидродинамическое воздействие на палубу судна в носовой оконечности не представляется возможным.
В качестве ближайшего аналога принят способ контроля остойчивости судна путем проведения опыта кренования (Правила технического наблюдения за постройкой судов и изготовлением материалов и изделий для судов. - Т. 3. - Ч. V. Техническое наблюдение за постройкой судов // Российский морской регистр судоходства - СПб., 2015. - С. 49-66), заключающийся в проведении серии последовательных перемещений на судне крен-балласта в поперечном направлении с целью создания ряда наклонений и измерения соответствующих углов крена.
Данный способ контроля остойчивости обладает существенным недостатком, заключающимся в невозможности исследования остойчивости судна в условиях захвата волной оконечности судна. Захват носовой оконечности волной означает, что при сильном заливании палубы она работает в подводном положении как крыло, обтекаемое потоком жидкости, в результате чего на плоских поверхностях возникает равнодействующая сил давления, определяющаяся углом атаки и скоростью набегающей жидкости. Это обтекание неустойчиво, в результате равнодействующая сил может в любой момент сместиться в сторону от диаметральной плоскости и вызвать сильный крен или опрокидывание судна, а также разрушение его корпуса. Под действием равнодействующей гидродинамических сил дифферент судна растет, при этом наблюдается резкое снижение поперечной метацентрической высоты, что способствует опрокидыванию судна [Бураковский Е.П., Бураковский П.Е. Некоторые проблемы обеспечения общей прочности судов в чрезвычайных ситуациях // Труды Крыловского государственного научного центра. - Вып. 82(366), 2014. - С. 21-30].
Изобретение решает задачу определения остойчивости модели корпуса судна в момент захвата волной носовой оконечности судна за счет установки модели корпуса судна с дифферентом на нос, моделируя гидродинамические воздействия на носовую оконечность судна и вычисления поперечной метацентрической высоты модели корпуса судна при заданном угле дифферента.
Для получения необходимого технического результата в способе испытаний моделей корпусов судов на остойчивость, включающем проведение последовательных перемещений крен-балласта в поперечном направлении и измерение соответствующих углов крена, предлагается предварительно палубу в носовой оконечности модели корпуса судна условно поделить в продольном направлении на участки, после чего смоделировать захват волной заданного количества участков палубы, для чего прикладывать нагрузку в центре тяжести заданной части площади палубы для ее погружения, устанавливая модель корпуса судна с дифферентом на нос. По результатам замеров углов крена после перемещения крен-балласта предлагается определять абсолютную величину угла крена, которую следует использовать для вычисления начальной поперечной метацентрической высоты модели корпуса судна с установленным дифферентом, а по осредненному значению метацентрической высоты модели корпуса судна судить об изменении остойчивости судна при установленном угле дифферента при захвате волной носовой оконечности.
В предлагаемом способе при определении остойчивости модели корпуса судна с помощью системы нагружения к ее палубе в носовой оконечности прикладывается нагрузка, являющаяся равнодействующей, имитирующей гидродинамическое воздействие на носовую оконечность судна в условиях захвата волной, причем величина и место приложения нагрузки могут варьироваться.
На чертежах изображено:
на фиг. 1 - общий вид стенда для испытаний моделей корпусов судов;
на фиг. 2 - схема установки рамки на модель судна;
на фиг. 3 - схема приложения нагрузки к палубе модели судна;
на фиг. 4 - результаты испытаний модели корпуса судна согласно предлагаемому способу.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - модель корпуса судна;
2 - мачта с поперечной штангой;
3 - крен-балласт;
4 - вода;
5 - бассейн;
6 - рамка;
7 - неподвижные блоки;
8 - трос;
9 - динамометр;
10 - планка с отверстиями;
11 - линейка;
ψ - угол дифферента, градус;
hk - начальная поперечная метацентрическая высота модели корпуса судна, соответствующая дифференту модели судна ψ=k°, см;
a, b, с, d, е - точки приложения нагрузки к палубе модели судна;
А-А, В-В, С-С, D-D, Е-Е - линии, отсекающие погруженную часть палубы при приложении нагрузки в точках a, b, c, d, e соответственно.
Конструкция стенда для испытаний моделей корпусов судов состоит из бассейна 5 с водой 4, куда помещается модель 1 корпуса судна, на которой установлена мачта 2 с поперечной штангой с крен-балластом 3. Нагрузка к носовой оконечности модели 1 корпуса судна прикладывается с помощью системы нагружения, состоящей из рамки 6, устанавливаемой на планку 10 с отверстиями, закрепленную на палубе модели 1, неподвижных блоков 7 и троса 8, величина нагрузки определяется динамометром 9.
Способ испытаний моделей корпусов судов осуществляется следующим образом. Для определения начальной поперечной метацентрической высоты судна в процессе захвата волной носовой оконечности создается дифферент модели 1 корпуса судна на нос с помощью системы нагружения, состоящей из рамки 6, которая установлена на планку 10 с отверстиями, закрепленную на палубе модели 1. Усилие на палубу модели 1 передается рамкой 6, на которую действует трос 8, направляемый через неподвижные блоки 7, причем сила натяжения троса контролируется динамометром 9. Такая система нагружения позволяет прикладывать к носовой оконечности нагрузку заданной величины в соответствующей точке приложения. Так, при погружении палубы модели 1 корпуса судна по линию А-А при моделировании захвата волной носовой оконечности можно считать, что центр давления гидродинамических сил будет находиться в центре тяжести погруженной площади палубы «а», куда и прикладывается нагрузка посредством рамки 6. Аналогично при погружении палубы по линию В-В центр тяжести погруженной площади палубы будет находиться в точке «b» и т.д. После установки модели 1 корпуса судна с некоторым углом дифферента ψ=k° при помощи системы нагружения, производится определение соответствующей начальной поперечной метацентрической высоты hk, соответствующей данному дифференту. При этом посадка модели 1 судна контролируется по линейкам 11, установленным с правого и левого борта на носу, корме и на миделе. Для создания кренящего момента крен-балласт 3 левого или правого борта перемещается по поперечной штанге мачты 2 в сторону соответствующего борта на расстояние li. При этом снимаются показания с линеек 11 правого и левого бортов, соответственно, zпб и zлб, а также величины li. Далее крен-балласт 3 возвращается в первоначальное положение к диаметральной плоскости модели 1 судна, а после стабилизации положения модели 1 судна осуществляется перемещение крен-балласта 3 противоположного борта на величину li и запись отсчетов на линейках 11 правого и левого бортов, соответственно, zпб и zлб. Указанные выше действия повторяются несколько раз для уменьшения величины случайных погрешностей.
По результатам замеров определяется абсолютная величина угла крена модели 1 корпуса судна при переносе крен-балласта 3 с использованием зависимости
а - расстояние между линейками 11 правого и левого борта.
Значение начальной поперечной метацентрической высоты hki для модели 1 корпуса судна, сидящей с некоторым углом дифферента ψ=k°, при каждом переносе крен-балласта 3 определяется по формуле
где m - масса переносимого крен-балласта 3;
М - водоизмещение модели 1 корпуса судна;
li - плечо переноса крен-балласта 3.
После проведения серии опытов полученное значение начальной поперечной метацентрической высоты модели 1 корпуса судна, имеющей угол дифферента ψ=k°, осредняется
где n - число опытов.
Результаты испытаний модели корпуса судна 1 по предлагаемому способу представлены на фиг. 4. Видно, что с увеличением угла дифферента в процессе захвата волной носовой оконечности поперечная метацентрическая высота модели корпуса судна 1 резко снижается.
Таким образом, предлагаемый способ испытаний моделей корпусов судов позволяет определять остойчивость модели корпуса судна в момент захвата волной носовой оконечности судна, когда модель корпуса судна устанавливается с определенным углом дифферента. Моделирование разных гидродинамических нагрузок, возникающих в момент захвата волной носовой оконечности, позволяет изменять угол дифферента модели корпуса судна, что расширяет возможности исследования возможных негативных последствий, которые могут произойти, таких, как опрокидывание судна.
Claims (1)
- Способ испытаний моделей корпусов судов на остойчивость, включающий проведение последовательных перемещений крен-балласта в поперечном направлении и измерение соответствующих углов крена, отличающийся тем, что предварительно палубу в носовой оконечности модели корпуса судна условно делят в продольном направлении на участки, после чего моделируют захват волной заданного количества участков палубы, для чего прикладывают нагрузку в центре тяжести заданной части площади палубы для ее погружения, устанавливая модель корпуса судна с дифферентом на нос, а по результатам замеров углов крена после перемещения крен-балласта определяют абсолютную величину угла крена, которую используют для вычисления начальной поперечной метацентрической высоты модели корпуса судна с установленным дифферентом, и по осредненному значению метацентрической высоты модели корпуса судна судят об изменении остойчивости судна при установленном угле дифферента при захвате волной носовой оконечности.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017140392A RU2667434C1 (ru) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Способ испытаний моделей корпусов судов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017140392A RU2667434C1 (ru) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Способ испытаний моделей корпусов судов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2667434C1 true RU2667434C1 (ru) | 2018-09-19 |
Family
ID=63580371
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017140392A RU2667434C1 (ru) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Способ испытаний моделей корпусов судов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2667434C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112926276A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-06-08 | 天津大学 | 一种高速两栖车海豚运动稳定性智能控制方法 |
CN113670573A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-11-19 | 哈尔滨工程大学 | 一种风力助推转子空气动力特性实验装置 |
CN113776775A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-10 | 天津大学 | 一种风浪环境下单点系泊系统流载荷的等效模拟方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU883688A1 (ru) * | 1980-03-12 | 1981-11-23 | за вители | Устройство дл приложени силы к модели судна |
SU979198A1 (ru) * | 1981-05-28 | 1982-12-07 | Предприятие П/Я Р-6109 | Способ креновани плавсредства |
SU1163175A1 (ru) * | 1984-01-04 | 1985-06-23 | Предприятие П/Я В-8662 | Устройство дл раскачивани модели плавучего сооружени |
EP0197922A1 (en) * | 1984-10-15 | 1986-10-22 | Aker Engineering A/S | A method and a system for determining the stability of a floating body |
RU2425343C1 (ru) * | 2009-12-10 | 2011-07-27 | Юрий Васильевич Разумеенко | Устройство для определения присоединенных масс, моментов инерции и демпфирования моделей судов методами их свободных колебаний в жидкости |
-
2017
- 2017-11-20 RU RU2017140392A patent/RU2667434C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU883688A1 (ru) * | 1980-03-12 | 1981-11-23 | за вители | Устройство дл приложени силы к модели судна |
SU979198A1 (ru) * | 1981-05-28 | 1982-12-07 | Предприятие П/Я Р-6109 | Способ креновани плавсредства |
SU1163175A1 (ru) * | 1984-01-04 | 1985-06-23 | Предприятие П/Я В-8662 | Устройство дл раскачивани модели плавучего сооружени |
EP0197922A1 (en) * | 1984-10-15 | 1986-10-22 | Aker Engineering A/S | A method and a system for determining the stability of a floating body |
RU2425343C1 (ru) * | 2009-12-10 | 2011-07-27 | Юрий Васильевич Разумеенко | Устройство для определения присоединенных масс, моментов инерции и демпфирования моделей судов методами их свободных колебаний в жидкости |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112926276A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-06-08 | 天津大学 | 一种高速两栖车海豚运动稳定性智能控制方法 |
CN113670573A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-11-19 | 哈尔滨工程大学 | 一种风力助推转子空气动力特性实验装置 |
CN113776775A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-10 | 天津大学 | 一种风浪环境下单点系泊系统流载荷的等效模拟方法 |
CN113776775B (zh) * | 2021-09-18 | 2023-09-19 | 天津大学 | 一种风浪环境下单点系泊系统流载荷的等效模拟方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2667434C1 (ru) | Способ испытаний моделей корпусов судов | |
Lavroff et al. | Wave impact loads on wave-piercing catamarans | |
Lavroff et al. | Determination of wave slamming loads on high-speed catamarans by hydroelastic segmented model experiments | |
Hashimoto et al. | Several remarks on EFD and CFD for ship roll decay | |
Qiu et al. | 3D motion model for the freefall lifeboat during its launching from a moving ship | |
Hinrichsen | Bifilar suspension measurement of boat inertia parameters | |
Miller | Interaction forces between two ships during underway replenishment | |
CN108382528A (zh) | 一种客滚船舶倾斜试验的方法 | |
CN106184618B (zh) | 船舶静水力性能实验装置及其实验方法 | |
Akimoto et al. | Finite-volume simulation method to predict the performance of a sailing boat | |
Bell et al. | Measured loading response of model motion control stern tabs | |
Dessi et al. | Experimental analysis of topside transportation with a double-barge float-over system | |
Prini et al. | Model scale prediction of seakeeping and global bending moment on a high speed craft | |
RU2765518C1 (ru) | Способ определения формы носовой оконечности корпуса судна | |
Banks et al. | Assessing human-fluid-structure interaction for the international moth | |
Judge | Static and dynamic forces and wetted lengths for a planing hull model forced in roll | |
Gauvain | The un-restrained sailing yacht model tests–a new approach and technology appropriate to modern sailing yacht seakeeping | |
RU2466900C1 (ru) | Способ определения веса судна и аппликаты его центра тяжести | |
Igbadumhe et al. | Equivalent linear roll damping of a FPSO coupled with liquid sloshing in a pair of two-row tanks | |
Day et al. | Hydrodynamic testing of a high performance skiff at model and full scale | |
Ariffin et al. | Conduction of a wind tunnel experiment to investigate the ship stability weather criterion | |
Day et al. | Measurement and prediction of the resistance of a laser sailing dinghy | |
Omura et al. | 2018S-GS19-3 Model Experiment of Roll Decay Aimed for the Validation of CFD | |
CN204117442U (zh) | 一种称象教学实验器材 | |
RU2781023C1 (ru) | Способ контроля общей прочности корпуса судна в процессе эксплуатации |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201121 |