Буксировочные испытания судов

Каким бы большим ни было число измеряемых величин при скоростных испытаниях судна, последние не позволяют произвести полный анализ соответствия проектных значений характеристик движителей, коэффициентов взаимодействия и сопротивления корпуса их натурным величинам. Это связано с тем, что сопротивление корпуса в процессе испытаний может быть определено не непосредственно, а лишь расчетным путем по известным величинам упора и коэффициентов взаимодействия. С целью непосредственного измерения величины сопротивления корпуса проводят буксировочные испытания судна. Однако значение буксировочных испытаний не исчерпывается возможностью проведения полного анализа натурных испытаний судна, поскольку они. дают также исходные данные для совершенствования методики пересчета результатов модельных испытаний на натуру, уточнения коэффициентов трения и надбавки на шероховатость корпуса.

Натурные буксировочные испытания судов были предприняты еще в сороковых годах прошлого века, однако первым научно поставленным экспериментом подобного рода следует считать проведенную в 1872 г. В. Фрудом буксировку корвета «Грейхаунд» [13]. Наиболее современным и всесторонним исследованием сопротивления движению натурного судна является, по-видимому, испытание парохода «Люси Эштон» [82]. В последние годы в Японии осуществлялись буксировки крупномасштабных моделей супертанкеров водоизмещением 300 т.

Число измеряемых величин при проведении буксировочных испытаний относительно невелико. Если не принимать во внимание исследования пограничного слоя, которые иногда совмещаются с буксировочными испытаниями, то необходимо фиксировать лишь две основные величины — скорость буксируемого судна и его сопротивление движению. Однако достаточно точное определение этих величин представляет большие методические трудности, значительная часть которых связана с выбором рациональной схемы буксировки, точнее, с выбором взаиморасположения судов, исключающего влияние буксировщика на сопротивление буксируемого судна.

Устранение этого влияния возможно двумя способами, а именно: увеличением расстояния между буксиром и испытуемым судном и размещением последнего вне кильватерной струи буксира. Возможные схемы буксировки приведены на рис. 37.

Рис. 37. Схемы буксировки.

Как видно из этого рисунка, при всех схемах буксировки, кроме приведенной на рис. 37, а, предпринимается попытка вывести испытуемое судно из кильватерной струи буксировщика. Остановимся на этих схемах несколько подробнее.

Схема, представленная на рис. 37, б, может быть осуществлена лишь при условии, если судно будет буксироваться с переложенным рулем. Исключение величины добавочного сопротивления руля связано с дополнительными погрешностями. Существенные погрешности обусловливаются также необходимостью пересчитывать измеренную тягу буксирного троса на направление движения судна. Если последняя погрешность неизбежна при косой буксировке судна, то необходимость перекладки руля может быть устранена. Возможность этого была указана Скотт-Росселем [13]. Согласно его рекомендации, буксирный трос выпускают с буксира и принимают на испытуемом судне не в диаметральной плоскости, а в некоторой точке, определяемой опытным путем из условия обеспечения прямолинейного движения буксируемого судна с непереложенным рулем (рис. 37, в). Реализация указанного метода связана с серьезной работой по выбору рациональных точек закрепления, а также по проектированию устройств для крепления буксирного троса и динамометрической аппаратуры. Указанные трудности усугубляются тем, что положение точки закрепления троса, соответствующее нулевому углу перекладки руля, зависит от скорости буксировки.

Буксировка судна на выстреле (рис. 37, г) была применена Фрудом во время испытаний корвета «Грейхаунд». Фруд считал, что применение подобной схемы буксировки позволит сократить длину буксирного троса и, следовательно, облегчить маневрирование, уменьшить рыскание и колебания скорости буксируемого судна. Не все аргументы в пользу применения подобной схемы представляются убедительными, поскольку приложение буксирной тяги на конце выстрела должно увеличивать рыскание буксировщика. Серьезным недостатком схемы является также необходимость проведения значительных подготовительных работ по оборудованию буксира.

Последняя из приведенных схем (рис. 37, 3) — буксировка с помощью двух судов — представляется на первый взгляд наиболее удачной. Однако трудность поддержания строго одинаковых скоростей двух параллельно идущих буксиров и сложность маневрирования делают практическую реализацию подобной схемы трудно выполнимой.

Как видно из проведенного анализа, все методы буксировки, характеризующиеся боковым смещением буксируемого судна по отношению к буксировщику, имеют существенные недостатки. Поэтому наибольшее распространение получила обычная схема буксировки в кильватер. В частности, по этой схеме были проведены все отечественные буксировки судов.

При применении буксировки в кильватер наиболее важной задачей является рациональный выбор длины буксирного троса. Этому вопросу было уделено большое внимание при подготовке к натурным буксировкам, проводившимся в СССР в 1931—1933 гг. В процессе этой подготовки были проведены модельные испытания в опытовом бассейне. Измеряли сопротивление модели судна, двигавшейся в спутной струе модели другого судна, причем расстояние между моделями в процессе эксперимента изменялось. Модель судна, имитирующего буксировщик, была оборудована винтами и двигалась своим ходом (дополнительно были проведены испытания модели, буксируемой тележкой бассейна).

Проведенные опыты позволили установить следующий факт: если расстояние между моделями равно примерно трем длинам буксировщика (L), то продольная составляющая скорости потока в кильватерном следе оказывается столь малой, что ею можно пренебречь. Данные этих испытаний, а также опыт натурных буксировок, проведенных в СССР и за рубежом, позволяют считать, что длина буксирного троса, равная 3L, исключает влияние буксира на сопротивление испытуемого судна.

Сопротивление буксируемого судна измеряют с помощью тяговых динамометров, которые по своей конструкции могут быть подразделены на две основные группы — механические пружинные и гидравлические. В механических динамометрах величина растягивающей силы регистрируется по деформации упругой детали — пластинчатой или спиральной пружины.

Страницы: 1 2 3 4