Устройство для буксировочных испытаний масштабных моделей надводных судов на открытом водоеме
Владельцы патента RU 2579239:
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к области судостроения, а именно к техническим средствам экспериментальной гидромеханики судна, в частности к устройствам для гидродинамических испытаний масштабных моделей надводных судов на открытом водоеме методом буксировки. Испытания проводятся при помощи буксировки буксировочным устройством испытуемой модели судна на открытом водоеме. Предложена конструкция устройства для буксировочных испытаний масштабных моделей надводных судов на открытом водоеме, которая обеспечивает необходимое количество степеней свободы движения модели, курсовую устойчивость буксируемой модели, исключает влияние присоединенных масс буксировочного устройства на динамические характеристики буксируемой модели. Технический результат заключается в повышении точности измерений динамических характеристик и упрощении конструкции буксировочного устройства. 1 ил.
Изобретение относится к области судостроения, а именно к техническим средствам экспериментальной гидромеханики судна, в частности к устройствам для гидродинамических испытаний масштабных моделей надводных судов на открытом водоеме методом буксировки.
Общеизвестно, что в период создания новых судов и в целях развития судостроительной науки проводится комплекс исследовательских работ, составной частью которых являются гидродинамические испытания масштабных буксируемых моделей будущих судов. Большинство гидродинамических испытаний моделей надводных судов производится в опытовых бассейнах в закрытых помещениях. Затраты на проведение таких опытов очень высоки, т.к. требуют специального проектирования, строительства, обслуживания и эксплуатации сложных гидротехнических сооружений.
Буксировочная тележка опытового бассейна имеет большие массу и габариты, а при движении создает собственное воздушное поле, влияющее на условия испытания буксируемой модели. Кроме того, разгон до требуемой моделируемой скорости и торможение тележки требуют дополнительной длинны бассейна и рельсовых путей, а возвратное движение тележки в исходное положение приводит к дополнительным непроизводительным затратам ресурсов и времени.
Проведение гидродинамических испытаний масштабных буксируемых моделей судов на открытом водоеме освобождает от необходимости несения огромных затрат на создание и содержание специальных гидротехнических сооружений и резко снижает стоимость проведения буксировочных испытаний масштабных моделей судов. Буксировочные испытания масштабных моделей судов на открытом водоеме снимают большинство проблем свойственных бассейновым испытаниям.
Наиболее распространенным способом проведения гидродинамических испытаний моделей судов на открытом водоеме является метод буксировки масштабной модели судна судном-буксировщиком с помощью специальной буксировочной штанги, передающий поступательное движение модели через сложные буксирные устройства (например, АС 933536). Ось изменения наклона штанги горизонтальна и параллельна диаметральной плоскости буксировщика, что требует большой длины штанги для исключения влияния на буксируемую модель возмущенной буксировщиком поверхности воды. В дополнение к этому, компенсация жестких шарнирно присоединенных масс буксировочного устройства (например, патент SU 652026) требует сложных технических решений и высокоточного оборудования, что усложняет и увеличивает стоимость проводимых испытаний. Известны другие конструкции буксировочных устройств (например патент SU 40015), использующие подвижный параллелограмм как буксирующий элемент, закрепленный с районе центра масс модели, однако обладающие теми же недостатками.
Цель изобретения - снижение стоимости выполнения буксировочных испытаний масштабных моделей надводных судов на открытом водоеме и повышение точности измерений путем упрощения конструкции буксировочного устройства и исключения влияния присоединенных масс буксировочного устройства, влияющих на динамические характеристики буксируемой модели.
На рисунке представлен общий вид устройства для буксировочных испытаний масштабных моделей надводных судов на открытом водоеме.
На судне-буксировщике 1 установлена буксировочная стрела 2 с осью поворота 3 в горизонтальной плоскости, повернутой под углом α к диаметральной плоскости судна-буксировщика. На ноке стрелы 2 шарнирно по оси 4, параллельной оси 3, закреплена буксирная ферменная конструкция 5 с буксировочным кронштейном 6. На нижнем конце буксировочного кронштейна 6 установлен датчик измерения сопротивления буксируемой модели 7, к которому крепится объединенный конец двухповодковой тросиковой буксировочной упряжки 8. Хвостовые концы поводков тросиковой упряжки 8 крепятся к буксировочным кронштейнам 9 буксируемой модели 10. На ферменной буксирной конструкции 5 крепится одерживающая консоль 11, по которой свободно перемещается одерживающая вилка 12, закрепленная в носу буксируемой модели 10 в диаметральной плоскости модели.
Во время ходовых испытаний буксируемых моделей непреложным условием является обеспечение в максимальной степени трех степеней свободы движения модели как твердого тела, из шести возможных; вертикальные перемещения, вращение вокруг продольной оси модели, вращение вокруг поперечной оси модели. Буксировочная упряжка (8) ограничивает произвольное перемещение модели только вдоль продольной оси модели, а одерживающая вилка (12), закрепленная в носу модели в ее диаметральной плоскости, охватывая одерживающую консоль (11), ограничивает поперечное перемещение модели и ее вращение вокруг вертикальной оси модели, т.е. обеспечивает курсовую устойчивость буксируемой модели.
В процессе испытаний буксируемой модели судна оператор следит за положением буксировочной стрелы 2 так, чтобы точка крепления буксировочной упряжки 8 к датчику измерения сопротивления буксируемой модели 7 находилась на усредненном по высоте перемещений уровне с буксировочными кронштейнами 9 модели 10. Угловые перемещения буксировочной упряжки 8 из-за вертикальных перемещений буксируемой модели 10 вносят бесконечно малую поправку величины сопротивления модели и не учитываются в связи с малостью величины. Одновременно гибкая тросиковая упряжка 8 позволяет отказаться от всех шарнирных соединений как на буксирующих элементах устройства, так и на буксируемой модели. При смене режимов движения буксируемой модели 10 оператор подстраивает положение буксировочной стрелы 2 или принимает решение о срочном (аварийном) подъеме стрелы. Во время перемещений буксировочной стрелы 2 вокруг оси 3 в вертикальной плоскости буксирная ферменная конструкция 5 остается в вертикальном положении благодаря тому, что она является единым целым с концевой стойкой 13 параллелограмма 14, нижним основанием которого является буксировочная стрела 2.
Повернутое положение буксировочной стрелы 2 от траверзного положения на угол α в сторону носа судна-буксировщика 1 в сочетании с направленной по ходу движения буксирной ферменной конструкцией 5 позволяют сократить длину буксировочной стрелы 2, но при этом обеспечить движение буксируемой модели 10 по водной поверхности, не возмущенной судном буксировщиком. Кроме того, такое размещение модели во время буксировки улучшает визуальный контроль поведения буксируемой модели и безопасность аварийных ситуаций как для буксируемой модели, так и для судна-буксировщика.
Устройство для буксировочных испытаний масштабных моделей надводных судов на открытом водоеме, размещенное в носовой части судна-буксировщика, имеющее буксировочную стрелу, положение которой регулируется в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси, закрепленной на судне-буксировщике, отличающееся тем, что с целью снижения стоимости устройства и повышения точности измерений, буксировочная стрела с горизонтальной осью поворота расположена под углом к диаметральной плоскости судна-буксировщика, а на ноке стрелы размещено буксирное устройство ферменной конструкции, направленное вперед по движению судна-буксировщика, имеющее вертикальный буксировочный кронштейн, расположенный в передней части буксирного устройства, с датчиком измерения сопротивления буксируемой модели судна, за который производится буксировка модели посредством двухповодковой тросиковой буксировочной упряжки, крепящейся к датчику измерения сопротивления модели в месте соединения поводков, а хвостовые концы поводков крепятся к буксирным кронштейнам буксируемой модели, расположенным на бортах модели в районе центра масс модели, а в промежутке между буксировочным кронштейном буксировочного устройства и буксируемой моделью устанавливается одерживающая консоль, закрепленная на буксирном устройстве вертикально, находящаяся с буксировочным кронштейном в плоскости, параллельной диаметральной плоскости судна-буксировщика, и по которой свободно перемещается одерживающая вилка, закрепленная на буксируемой модели судна в ее носовой части в диаметральной плоскости модели, при этом буксирное устройство имеет ось поворота на ноке буксировочной стрелы, параллельную оси поворота стрелы в вертикальной плоскости, и буксирное устройство составляет одно целое со стойкой параллелограммной конструкции, нижним основанием которой является сама буксировочная стрела, удерживающей буксирное устройство в вертикальном положении независимо от угла наклона буксировочной стрелы.
