Визуальные наблюдения и фотографирование гребных винтов и выступающих частей корпуса судна в процессе ходовых испытаний
В процессе скоростных испытаний быстроходных судов целесообразно проводить визуальные наблюдения и фотографирование развития кавитации на лопастях гребных винтов, кронштейнов, рулях и других выступающих частях. Для этого необходимо предусмотреть в днище судна (в районе расположения гребных винтов) специальные иллюминаторы, число которых будет определяться задачами, поставленными при проведении испытаний, и конструктивными возможностями судна. Во всяком случае, чтобы видеть Винт с разных сторон, желательно иметь несколько отверстий, но не менее двух (через одно отверстие производят наблюдение, через другое — подсветку). Наибольшее число отверстий, используемое до настоящего времени при проведении наблюдений, — пять. Эскиз расположения смотровых иллюминаторов приведен на рис. 47.
Рис. 47. Схема расположения смотровых иллюминаторов (вид днища
судна).
Иллюминаторы выполняют диаметром от 150 до 250 мм. Они закрываются толстыми крышками из органического стекла. Применение силикатных стекол, обладающих лучшими оптическими характеристиками, не может быть рекомендовано из соображений безопасности, поскольку эти стекла очень хрупкие. Изнутри иллюминаторы должны закрываться герметическими глухими крышками. Снаружи стекло также желательно закрывать легкосъемными крышками, которые водолаз будет удалять непосредственно перед началом испытаний. Применение этих крышек необходимо ввиду большого загрязнения акватории гаваней нефтяными продуктами, которые, оседая на смотровых стеклах, существенно ухудшают видимость.
Расположение смотровых отверстий желательно выбрать при доковании судна с таким расчетом, чтобы помимо самих лопастей можно было наблюдать ступицу винта, лапы кронштейнов, а также перо руля.
Наблюдения удобнее всего производить ночью, при искусственном свете стробоскопических светильников, частота вспышек которых совпадает с частотой вращения гребного вала. Синхронизация частоты вращения вала с частотой вспышки достигается с помощью специального устройства. Это устройство состоит из контактного кольца с кулачком и щеток, которые расположены на держателе, установленном концентрично с контактным кольцом. Вспышка света происходит при замыкании кулачком одной из щеток. Если включать поочередно несколько щеток, то можно рассматривать винт в нескольких неподвижных положениях. Возможна конструкция с одной щеткой и устройством, вращающим ее относительно оси вала.
Весьма желательно иметь независимое управление стробоскопическим освещением, поскольку при небольшом расхождении между частотами, вспышек и частотой вращения вала винт кажется наблюдателю медленно вращающимся, и лопасти можно рассматривать в различных положениях.
Если наблюдения производятся в дневное время, то можно использовать механические стробоскопы, однако условия для наблюдения существенно ухудшаются.
Видимость через иллюминатор в значительной мере определяется прозрачностью воды. На практике оценка прозрачности воды производится по величине относительной прозрачности, определяемой с помощью стандартного белого диска диаметром 300 мм. Глубина погружения, на которой диск перестает быть видимым, характеризует прозрачность воды в данном месте.
| Глубина погружения диска, м | |
| Белое Балтийское Каспийское (южная часть) Черное Баренцево Японское |
6—8 7—13 9—11 28 До 45 До 59 |
Низкая прозрачность воды, помимо условий погоды, может быть вызвана близостью берега, малой глубиной, характером дна, впадением многоводных рек и др. Для фотографирования работающих гребных винтов прозрачность воды имеет еще большее значение, чем при проведении визуальных наблюдений.
Фотографирование производят почти исключительно при искусственном освещении с помощью импульсных ламп. Удовлетворительные снимки при естественном свете, как правило, получить не удается. Импульсные установки для съемки в условиях натурных испытаний судов должны иметь конструкцию, обеспечивающую безопасную их эксплуатацию при повышенной влажности и вибрации, и не должны давать самопроизвольных вспышек.
Необходимая мощность вспышки лежит в пределах 200—1000 Дж, продолжительность вспышки составляет 1/2000—1/20000 с. Поскольку винт
желательно фотографировать при определенном положении его лопастей, система импульсного освещения должна включаться с помощью контактной системы синхронизации стробоскопа.
Фотографирование удобнее всего производить портативными камерами, так как вследствие сильной вибрации съемку приходится вести с рук. При фотографировании необходимо принимать во внимание рефракцию воды — уменьшение угла зрения на 25% и увеличение фокусного расстояния. Поэтому следует применять объективы с фокусным расстоянием 90—100 мм. Поскольку негативы подлежат в дальнейшем большому увеличению, весьма желательно применять широкую пленку с повышенной чувствительностью в голубом и зеленом участке спектра, что несколько компенсирует уменьшение контрастности вследствие рассеяния света в воде.
Если фотосъемку производят ночью, то синхронизация работы аппарата со вспышкой не составляет труда: объектив предварительно открывается, и съемка происходит в момент вспышки. В дневное время управление вспышкой производят с помощью затвора; в этом случае выбор положения винта в момент съемки оказывается невозможным.
Говорить об организации освещения винта при съемках затруднительно, поскольку возможности освещения определяются количеством и размещением смотровых иллюминаторов; желательно лишь не располагать источник света и фотоаппарат в одном иллюминаторе.
Для облегчения последующей расшифровки фотографий рекомендуется разметить лопасти гребного винта, как показано на рис. 48. Согласно источникам [107], сетку предварительно гравируют, затем наносят специальный грунт и глянцевую белую краску. Основная трудность заключается в выборе достаточно стойкой краски.
Рис. 48. Схема разметки лопастей при визуальных наблюдениях.