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

О П И С А Н И Е (и) 44 И 90ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республиксударственный комте авета Министров ССС(088.8) лв делам изобретен и открытийуолик ния описания 04.08.7 ат(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ МОДЕЛЕИ ЛАВАНИЯ В ОПЫТОВОМ БАССЕЙНЕЛЬДОМ УДОВ ЛЕДОВОГОИСКУССТВЕННЫМ ри букси яговое усилие мичепри экстурь мый масштаб.оростей натуры 1lет условиюн /1 маб скорости. где Л - линейн Отношение с удовлетворя Испытания моделе пытовом бассейне с т нного типа. Бассейн ал, наполненный во овочным и рядом д яющих производить и судов производят в ележкой или гравитаципредставляет собой кадой, снабженный буксиругих устройств, позвоизмерения скорости дви, и модел)Л - м асш бретение относится к области судострое ния.Известны способы испытания моделей судов ледового плавания в опытовом бассейне с искусственным льдом.Цель изобретения - получение дина ского подобия явлений, происходящих ломке льда в натуре и моделированном перименте.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 его 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. жения модели и т провке.Канал расположен в термоизолированномпомещении, имеющем батареи охлаждения,которые размещены над зеркалом канала и настенах помещения бассейна с таким расчетом,чтобы обеспечить равномерное охлаждениезамораживаемой поверхности.Холодильная установка, установленная в0 одном из вспомогательных помещений, должна обеспечивать охлаждение воды в каналедо 0 С и воздуха бассейна не менее, чем до- 15 С в течение 1 - 2 час, а также поддержание установившейся отрицательной температу 5 ры длительное время.В соответствии с теорией подобия дляобеспечения динамического подобия явлений,происходящих при ломке льда в натуре и моделированном эксперименте, удовлетворяют20 следующие условия моделирования,Сходственные линейные размеры на1 и модели /.и пропорциональны(12) 55 60 65 3Ускорения натуры Аи модели Аравны:А=- А. (3)Отношение соответствующих сил, действующих на натуру Р, и модель Р, удовлетворяет условию где Л - масштаб сил.В таком же отношении находятся массы модели и натуры.Плотности в соответствующих точках натуры ри модели рравны Отношение моментов инерции масс натуры 1и модели 7 удовлетворяет условию1н л 5м где Л 5 - масштаб моментов инерции.Отношение предела прочности на изгиб натурного льда (ор) к пределу прочности ослабленного льда (ор) м удовлетворяет условиюл(о ) Отношение модуля упругости натурного льда Ек модулю упругости ослабленного льда Ем удовлетворяет условию Е НКоэффициенты Пуассона натурного льдар, и ослабленного льда р,м равныРи=Ри (9) Отношение предела прочности на смятие натурного льда (о,), пределу прочности ослабленного льда (о,) , удовлетворяет условиюм Отношение модуля сдвига натурного льда 6к модулю ослабленного льда О удовлетворяет условию н л м Коэффициенты сухогоПри 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 5 10 15 20 25 4Для 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 оцень мелкие снежинки, Попадая в воду, эти частички становятся центрами кристаллизации замерзающей воды. Их большое число (до 10000 на дцм) 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 1 м в соответствии с условием (1) находится по формуле1м --- н,где 1, - 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 рравен(14) где П - водоизмещение судна.Если шероховатость поверхности модели соответствует шероховатости поверхности судна, то условие 12 удовлетворено.При пробегах в бассейне замеряется полное сопротивление г модели. При этом соблюдаются условия 2, 3 и 4.Предварительно испытаниями на чистой воде определяется сопротивление г, воды модели, Тогда ледовое сопротивление модели гд определяется по формуле Ледовое сопротивление г,д определяется для вариантов формы корпуса судна при различных толщинах льда и скорости. Сравнение полученных значений гп, позволяет выбрать оптимальную форму корпуса.Ледовое сопротивление судна вслед определяется в соответствии с условием 4 по фор. муле9 д - - г едЛ.(16)Эта формула справедлива для небольших скоростей (один - три узла), что имеет место4 Н 190 Предмет изобретения Составитель А, Песчанский Техред М, Семенов Редактор Т. Горячева Корректор Н. Стельмак Заказ 2100/14 Изд. 1 Че 419 Тираж 537 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, 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, отличающийся тем, что, с целью получения динамического подобия явлений, происходящих при ломке льда в натуре и моделированном эксперименте, испытания модели производят в бассейне с соленым од нородным льдом, толщину и механическиекачества 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 получаютвведением в охлажденную воду центров кристаллизации в виде мелких снежинок, а за критерий лучшей ледопроходимости судна принимают полученную в результате испыта ний минимальную величину ледового сопротивления в зависимости от скорости судна и толщины ледяного поля.