Буксировочные испытания судов

Установка сложной движительной и измерительной систем, обладающих большими габаритами, практически осуществима только на судах, специально предназначенных для проведения испытаний. Это является большим недостатком рассмотренного метода, ограничивающим возможности его применения. Кроме того, при обычных буксировочных испытаниях главные двигатели судна, как правило, не работают, поэтому расход топлива и изменение водоизмещения в процессе испытаний оказываются незначительными. Воздушные движители, обеспечивающие движение судна, имеют низкие пропульсивные качества и расходуют много топлива. Следовательно, в процессе испытаний водоизмещение судна может существенно изменяться, что затрудняет обработку результатов измерений.

Остановимся на мероприятиях по подготовке корпуса судна к буксировочным испытаниям.

Перед началом испытаний наружная обшивка корпуса и выступающие части должны быть очищены и окрашены, а гребные винты сняты (если это возможно). Последнее требование обусловлено практической невозможностью достаточно точно определить сопротивление свободно вращающихся или застопоренных винтов и, следовательно, невозможностью выявления сопротивления собственно корпуса. На валы взамен гребных винтов устанавливают специальные обтекаемые наделки, имитирующее ступицу винта и ее обтекатель.

Если гребные винты снять невозможно, то необходимо измерить частоту их вращения в процессе буксировки. Величина сопротивления винтов может быть определена в функции относительной поступи Яр по продленным в область отрицательных упоров кривым действия винта за корпусом. С исследовательской целью могут быть проведены два цикла испытаний судов — без выступающих частей («голый корпус») и с макетами выступающих частей, выполненными в одном или в нескольких вариантах.

Цель буксировочных испытаний заключается в получении данных для анализа результатов пропульсивных испытаний и для уточнения сопротивления трения. Для решения первой задачи экспериментаторам необходимо знать только суммарную величину сопротивления корпуса со всеми выступающими частями, т. е. непосредственные результаты измерений, приведенные к некоторым стандартным условиям. Для решения второй задачи результаты испытаний должны быть дополнительно проанализированы.

Рассмотрим примерную схему анализа результатов натурной буксировки судна. Измеренную при испытаниях величину сопротивления судна приводят к виду безразмерного коэффициента полного сопротивления с помощью формулы

где R — буксировочное сопротивление, кгс; ρ — плотность воды, кг · с2/м4; Ω — смоченная поверхность судна, м²; v — скорость буксировки, м/с.

Поскольку суда обычно испытывают с выступающими частями, при определении коэффициента полного сопротивления величину смоченной поверхности Й следует рассчитывать с учетом выступающих частей. При дальнейшем анализе из коэффициента полного сопротивления вычитают надбавку на выступающие части по данным испытаний в бассейне. По полученным в результате расчета значениям коэффициента полного сопротивления ζп строят график зависимости этого коэффициента от числа Фруда (рис. 44). Если на этот же график нанести кривую коэффициента остаточного сопротивления ζо судна, полученную при испытании его модели, то разность ординат кривых ζт и будет величиной коэффициента сопротивления трения с учетом шероховатости поверхности.

Рис. 44. Зависимость ζп от Fr.

Полученное значение коэффициента сопротивления трения можно, рассматривать как сумму коэффициента трения гладкой пластины и надбавки, учитывающей шероховатость поверхности обшивки. Разделение этой суммы на обставляющие зависит от метода определения коэффициента трения, принятого при расчете ходкости. Поскольку в отечественной практике принято рассчитывать коэффициент турбулентного трения по Прандтлю—Шлихтингу

где Re — число Рейнольдса, величину надбавки на шероховатость поверхности определяют как разность между коэффициентом трения, полученным в результате анализа, и коэффициентом трения, рассчитанным по формуле (1.79).

На графике рис. 44 нанесена также кривая зависимости ζтп от числа Фруда. Сопоставление ординат этой кривой с соответствующими значениями позволяет вычислить надбавку на шероховатость.

Страницы: 1 2 3 4