Способ испытания моделей судов ледового плавания в опытовом бассейне с искусственным льдом

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ («) 44И90

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое ат авт. свидетельства (22) Заявлено 09.03.49 (21) 707044/27-11 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 30.08.74. Бюллетень № 32 (5I) М. Кл. В 63Ь 9/02

G 01m 10/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР лв делам изобретений и открытий (53) УДК 629.12:532.583.4 (088.8) Дата опуоликования описания 04.08.75 (72) Автор изобретения

А. С. Песчанский (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ МОДЕЛЕЙ СУДОВ ЛЕДОВОГО

ПЛАВАНИЯ В ОПЫТОВОМ БАССЕЙНЕ С ИСКУССТВЕННЫМ

ЛЬДОМ

Изобретение относится к области судостроения.

Известны способы испытания моделей судов ледового плавания в опытовом бассейне с искусственным льдом.

Цель изобретения — получение динамического подобия явлений, происходящих при ломке льда в натуре и моделированном эксперименте.

Для этого по предлагаемому способу испытания модели производят в бассейне с соленым однородным льдом, толщину и механические качества которого устанавливают в зависимости от условий моделирования и его соответствия натуре путем изменения солености воды и температуры окружающего воздуха, при этом однородность ега структуры получают введением в охлажденную воду центров кристаллизации в виде мелких снежинок, а за критерий лучшей ледопроходимости судна принимают полученную в результате испытаний минимальную величину ледового сопротивления в зависимости от скорости судна и толщины ледяного поля.

Испытания моделей судов производят в опытовом бассейне с тележкой или гравитационного типа. Бассейн представляет собой канал, наполненный водой, снабженный буксировочным и рядом других устройств, позволяющих производить измерения скорости движения модели и тяговое усилие при буксировке.

Канал расположен в термоизалированном помещении, имеющем батареи охлаждения, которые размещены над зеркалом канала и на стенах помещения бассейна с таким расчетом, чтобы обеспечить равномерное охлаждение замораживаемой поверхности.

Холодильная установка, установленная в одном из вспомогательных помещений, должна обеспечивать охлаждение воды в канале до 0 С и воздуха бассейна не менее, чем до — 15 С в течение 1 — 2 час, а также поддержание установившейся отрицательной температу15 ры длительное время.

В соответствии с теорией подобия для обеспечения динамического подобия явлений, происходящих при ломке льда в натуре и моделированном эксперименте, удовлетворяют

20 следующие условия моделирования.

Сходственные линейные размеры натуры

LÄ ((модели L,„ïðîïîðöèîíàëüíû

=Л, (1)

25 где Л вЂ” линейный масштаб.

Отношение скоростей натуры V„» модели удовлетворяет условию н /

ЗО м где ) Л вЂ” масштаб скорости.

44,1190

=- Л, "м (4) PH PM (13) 30

50 трения натуры (15) г,е,: г — г (12) 55

3

Ускорения натуры А„и модели А„равны:

А, =-А„. (3)

Отношение соответствующих сил, действующих на натуру Р, и модель Р„, удовлетворяет условию где Л вЂ” масштаб сил.

В таком же отношении находятся массы модели и натуры.

Плотности в соответствующих точках натуры р„и модели р„, равны

Отношение моментов инерции iMBcc натуры 1„ и модели У„удовлетворяет условию

kl А5

3 м где А5 — масштаб моментов инерции.

Отношение предела прочности на изгиб натурного льда (ор)„ к пределу прочности ослабленного льда (ор) м удовлетворяет условию

Л (о ) Отношение модуля упругости натурного льда Е„к модулю упругости ослабленного льда Е удовлетворяет условию

Н (8) Ем

Коэффициенты Пуассона натурного льда р и ослабленного льда п,м равны

Ри = P и. (9) Отношение предела прочности на смятие натурного льда (cr,) пределу прочности ослабленного льда (о,) „, удовлетворяет условию — Л (:.)„

Отношение модуля сдвига натурного льда G„ к модулю ослабленного льда О„ удовлетворяет условию

"=Л. м

Коэффициенты сухого (f )„и модели (f )„равны (f.), =- (f.)„ °

При соблюдении всех приведенных условий моделирования форма и размеры льдин, образовавшихся после разрушения ледяных полей судном и его моделью, подобны.

Понижение прочности льда в канале бассейна достигается путем растворения в воде солей хлористого натрия. С повышением солености воды прочность создаваемого ледяного поля уменьшается

4

Для многократного получения постоянных значений прочностных характеристик полей ослабленного льда необходимо строгое соблюдение однообразия всех условий его намораживания.

Однородность структуры льда достигается по методу В. В. Лаврова (Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт).

Над поверхностью воды канала, охлажденной до температуры, близкой к 0 С, равномерно рассеиваются частички измельченного инея или очень мелкие снежинки, Попадая в воду, эти частички становятся центрами кристаллизации замерзающей воды. Их большое число (до 10000 на дцм2) обуславливает однородность структуры льда, Однородный ослабленный лед имеет зернистое строение и при кратковременном приложении нагрузки ведет себя как упругое тело вплоть до разрушения.

Необходимая для испытаний толщина поля ослабленного льда 1М в соответствии с условием (1) находится по формуле

1 м — и

Л где 4 — заданная толщина натурного ледяного поля. Механические качества ослабленного льда соответствуют условиям 7, 8, 9, 10 и 11, где значения натурных величин заданы (берутся из справочников).

На практике соответствие всем условиям достигается приблизительно.

Модель судна проходит динамическую тарировку и удовлетворяет условиям 1, 4, 5 и 6.

При этом вес модели р„равен (14) где D — водоизмещение судна.

Если шероховатость поверхности модели соответствует шероховатости поверхности судна, то условие 12 удовлетворено.

При пробегах в бассейне замеряется полное сопротивление r модели. При этом соблюдаются условия 2, 3 и 4.

Предварительно испытаниями на чистой воде определяется сопротивление r, воды модели. Тогда ледовое сопротивление модели r.,eä определяется по формуле

Ледовое сопротивление facy определяется для вариантов формы корпуса судна при различных толщинах льда и скорости. Сравнение полученных значений racy позволяет выбрать оптимальную форму корпуса.

Ледовое сопротивление судна R„e определяется в соответствии с условием 4 по формуле .ед =- г- (18)

Эта формула справедлива для небольших скоростей (один — три узла), что имеет место

441190

Предмет изобретения

Составитель А. Песчанский

Техред М. Семенов

Редактор T. Горячева

Корректор Н. Стельмак

Заказ 2100i!4 Изд. 1Че 1419 Тираж 537 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 при движении судна в предельных толщинах льда.

При скоростях судна более трех узлов не все составляющие ледового сопротивления удовлетворяют критериям подобия, что при применении формулы 16 вызывает значительные погрешности.

Уточненная методика модельных испытаний, основанная на разделении ледового сопротивления на две составляющие разработана

Арктическим и Антарктическим институтом.

Способ испытания моделей судов ледового плавания в опытовом бассейне с искусственным льдом, отл и ч а ю щи и ся тем, что, с целью получения динамического подобия явлений, происходящих при ломке льда в натуре и моделированном эксперименте, испытания модели производят в бассейне с соленым од5 нородным льдом, толщину и механические качества которого устанавливают в зависимости от условий моделирования и его соответствия натуре путем изменения солености воды и температуры окружающего воздуха, при

10 этом однородность его структуры получают введением в охлажденную воду центров кристаллизации в виде мелких снежинок, а за критерий лучшей ледопроходимости судна принимают полученную в результате испыта15 ний минимальную величину ледового сопротивления в зависимости от скорости судна и толщины ледяного поля.