الاختبارات الهيدروديناميكية

Исследования в опытовом бассейне

Гидродинамические испытания – ключевой этап в проектировании судна, включающий испытания
в опытовом бассейне.
Главным объектом данных испытаний является модель проектируемого судна.

АО “ЦКБ по СПК им. Р.Е. Алексеева” использует опытовый бассейн (гидроканал) с необитаемой буксировочной тележкой для испытаний с целью отработки гидродинамических характеристик скоростных судов всех типов и назначений с динамическими принципами поддержания:

• экранопланов
• судов на подводных крыльях
• катеров на подводных крыльях
• глиссирующих катеров
• судов на воздушной подушке
• судов с воздушной каверной на днище

Общее описание

Чаша гидроканала представляет собой стальную конструкцию прямоугольного поперечного сечения, в носовой оконечности которой расположен пневматический волнопродуктор, по левому борту и в конце чаши расположены волногасители. Буксировочная тележка, имеющая аэродинамические обводы, выполненные с учетом обеспечения наименьшего искажения набегающего воздушного потока в районе расположения исследуемой модели, представляет собой жесткую пространственную конструкцию, опирающуюся 4-мя блоками колес на отневелированные с высокой точностью по горизонтали рельсовые пути, расположенные вдоль продольных стенок чаши гидроканала. Достаточная мощность линейного асинхронного двигателя буксировочной тележки обеспечивает создание интенсивного разгона с ускорением около 10 м/с2 и скорости до 12 м/с. Надежность торможения обеспечивается системой в составе 4-х ступеней защиты, каждая из которых дублируется последующей. Автоматизированный измерительный комплекс позволяет одновременно по 16 каналам производить замер, сбор, регистрацию и длительное хранение параметров модельных испытаний.

Основные технические параметры:

1. Габариты чаши гидроканала:	длина - 74,0 м; ширина - 4,0 м; высота - 1,2 м;
2. Скорость буксировки модели	0,5 - 12,0 м/с;
3. Ускорение разгона	10,0 м/с2;
4. Ускорение торможения	15,0 м/с2;
5. Точность поддержания скорости на мерном участке	0,5 %;
6. Длина мерного участка	40,0 м;
7. Допустимая масса испытуемых моделей	до 50 кг;
8. Волнопродуктор генерирует волны:	высотой  - 40-150 мм; длиной - 1,0-4.5 м;

Основными вопросами, решаемыми в опытовом бассейне, являются:

• Отработка теоретических обводов скоростных судов;
• Оценка гидродинамических характеристик экранопланов на режимах взлета и посадки, и судов с воздушной каверной на днище в диапазоне эксплуатационных скоростей движения в условиях спокойной и взволнованной поверхности воды;
• Определение мореходных качеств скоростных судов в условиях регулярного волнения с оценкой динамики колебательных процессов и размахов угловых и вертикальных колебаний;
• Отработка методики управления экранопланом на взлетно-посадочных режимах при внештатных ситуациях с выдачей рекомендаций в инструкцию по управлению;
• Изучение нестандартных условий эксплуатации при отказах стартовых и маршевых двигателей и органов управления экранопланов на взлетно-посадочных режимах движения;
• Оценка предельно-отрывных весов и предельной мореходности экранопланов;
• Аэродинамические испытания у экрана (над водной поверхностью) отдельных элементов компоновок экранопланов (горизонтального и вертикального оперений, крыла и т.п.) в прямом движении;
• Экспериментально-расчетные исследования по выбору мощности силовой установки экранопланов, судов с динамическим принципом поддержания и всех типов водоизмещающих судов;
• Исследование различных характеристик моделей подводных аппаратов.

Технологические преимущества

• это скоростной бассейн, который позволяет решить полный спектр технических вопросов, сопутствующих проектированию скоростных судов на всех стадиях их разработки, от аванпроекта до выпуска РКД и обеспечения натурных испытаний;
• это высокопроизводительный бассейн, буксировочное оборудование и контрольно-измерительная аппаратура которого позволяет решать проектные задачи в сжатые сроки.

Практическое применение

Опытовый бассейн АО «ЦКБ по СПК им. Р.Е. Алексеева» используется для отработки и определения гидродинамических характеристик скоростных судов, движущихся по поверхности воды, над поверхностью и под водой.

В опытовом бассейне отрабатывались гидродинамические характеристики судов на подводных крыльях от «Ракеты» и «Метеора» до «Катрана» и «Валдая», экспортированные в пятьдесят стран мира, судов с воздушной каверной на днище эксплуатирующихся как в России, так и за рубежом, а также экранопланы «Орленок», «Лунь» и «Каспийский монстр», до сих пор не превзойденные по оригинальности примененных технических решений.

Производственная деятельность опытового бассейна в обеспечение экспериментально-расчетных работ

1. Разработка теоретических и конструктивных чертежей буксируемых моделей всех типов и назначений, а также проектирование и изготовление необходимого буксировочного оборудования и элементов контрольно-измерительной аппаратуры.
2. Изготовление буксируемых моделей для проведения экспериментальных работ.

Исследования на открытой воде

Целью данного исследования является определение и последующая оптимизация основных технических характеристик. Мореходные качества испытуемых моделей катеров на подводных крыльях и глиссирующих катеров, экранопланов, судов на подводных крыльях, судов на воздушной подушке и с воздушной каверной на днище определяются как на тихой воде, так и на волнении.

Испытания проводятся на открытой воде на акваториях завода «Красное Сормово» (г. Нижний Новгород), НПК №1 (г. Чкаловск). Для проведения испытаний используется катер-буксировщик со штангой и буксируемые модели.

По результатам испытаний оформляется технический отчет с анализом гидродинамических характеристик. А также прилагается видео и фотосъемка различных режимов движения в условиях спокойной и взволнованной поверхности воды.

Испытания включают в себя:

1. Оптимизацию гидродинамических обводов судна.
2. Оптимизацию гидродинамической компоновки крыльевых устройств судов.
3. Определение мореходных характеристик судов, в том числе всхожесть на волну, заливаемость, забрызгиваемость, ветрозащищенность, остойчивость, плавучесть, ходкость, качка, непотопляемость, управляемость.
4. Определение перегрузок, действующих на испытуемые модели во время движения.
5. Определение гидродинамических параметров испытуемых моделей, в том числе крена, дифферента, скорости, курса, угловых скоростей.
6. Определение буксировочных характеристик испытуемых моделей.
7. Определение и оптимизацию аэрогидродинамических компоновок экранопланов.
8. Определение и оптимизацию гидродинамических параметров судов на подводных крыльях, глиссирующих катеров и судов на воздушной каверне.
9. Определение и оптимизацию основных характеристик судов на воздушной подушке.