Способ моделирования ледяного покрова в опытовом бассейне и устройство для его осуществления

Способ моделирования ледяного покрова в опытовом бассейне и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно к экспериментальной гидромеханике судов и морских инженерных сооружений, работающих в ледовых условиях, и касается методов и оборудования для проведения модельных испытаний в ледовом опытовом бассейне. Для проведения модельных испытаний морских инженерных сооружений или судов в ледовом опытовом бассейне производится моделирование ледяного покрова.

Известен способ моделирования ледяного покрова в опытовом бассейне и устройство для его осуществления (К.Е. Сазонов. Метод расчета ледового сопротивления и его применение для решения задач проектирования судов и их эксплуатации в ледовых условиях, Государственный научный центр РФ Центральный научно-исследовательский институт имени акад. А.Н. Крылова, 1995 г.), принятые за прототип.

Недостатком известного способа и устройства является то, что применение для нанесения прорезей на ледяной покров термомеханических инструментов в условиях льда меньшей прочности, создаваемого в ледовом опытовом бассейне, приводит к его разрушению и, как следствие, к низкой достоверности процесса моделирования частично надрезанного ледяного покрова бассейна.

Предлагаемое изобретение направлено на увеличение достоверности процесса моделирования частично надрезанного ледяного покрова за счет сохранения целостности ледяного поля в процессе образования в нем прорезей.

Для этого в способе моделирования ледяного покрова в опытовом бассейне, включающем намораживание ледяного покрова, образование на ледяном покрове несквозных прорезей глубиной, равной менее толщины намораживаемого ледяного покрова, и последующее проведение испытаний модели инженерного сооружения или судна, по изобретению для образования несквозных прорезей на ледяном покрове предварительно, перед намораживанием ледяного покрова, в рабочей зоне вдоль опытового бассейна протягивают вертикально ориентированные полосы или ряд расположенных друг над другом нитей с общей высотой, соответствующей требуемой глубине создаваемых во льду несквозных прорезей, обладающие пониженной адгезионной прочностью сцепления со льдом. Причем полосы или нити размещают друг от друга по ширине опытового бассейна на расстоянии, превышающем ширину модели инженерного сооружения или судна, испытуемой в ледовом опытовом бассейне, и располагают по высоте так, чтобы верхняя нить или верхний край полосы находились на уровне свободной поверхности воды в опытовом бассейне. В результате прорези на ледяном покрове получают путем извлечения из ледяного покрова вмороженных в толщу льда упомянутых полос или нитей.

Кроме того, полосы или нити предварительно обрабатывают веществом, дополнительно понижающим адгезионную прочность их сцепления со льдом.

В устройстве для моделирования ледяного покрова в опытовом бассейне, содержащем заполненную водой чашу опытового бассейна, имеющую днище и вертикальные стенки, и технологическую тележку, по изобретению на дне бассейна, вне зоны проведения испытаний, установлены вертикальные стойки с грузами на своем нижнем конце, размещенные по концам чаши бассейна посередине его ширины и оснащенные подвижно закрепленными к ним с возможностью перемещения по высоте стойки поперечными планками, к которым прикреплены протянутые между ними вдоль бассейна вертикальные полосы или ряд расположенных друг над другом нитей для образования несквозных прорезей в толще намораживаемого в опытовом бассейне льда, имеющие общую высоту, соответствующую требуемой глубине несквозных прорезей, размещенные друг от друга по ширине опытового бассейна на расстоянии, превышающем ширину модели инженерного сооружения или судна, испытуемой в ледовом опытовом бассейне, которые выполнены из материала, обладающего пониженной адгезионной прочностью сцепления со льдом, и расположены по высоте так, чтобы верхняя нить или верхний край полосы находились на уровне свободной поверхности воды в опытовом бассейне.

В качестве материала полос или нитей использован нейлон, полиамид или фторопласт.

Применение несквозных прорезей для образования на ледяном покрове вертикально ориентированных полос или ряда расположенных друг над другом нитей путем их извлечения из толщи льда гарантированно исключает возможность разрушения ледяного покрова по всей его толщине.

Размещение вертикально ориентированных полос или ряда расположенных друг над другом нитей по ширине опытового бассейна на расстоянии, превышающем ширину модели инженерного сооружения или судна, разрушающей лед в зоне упомянутой ширины, позволяет исключить процесс доламывания неослабленного льда буксируемой моделью и тем самым повысить достоверность моделирования частично надрезанного ледяного покрова.

Пониженная адгезионная прочность сцепления со льдом применяемых полос или нитей необходима для исключения разрушения ледяного поля по краям формируемых надрезов при извлечении полос или нитей из намороженного льда.

Применяемые для изготовления полос или нитей нейлон, полиамид или фторопласт имеют минимальную адгезионную прочностью сцепления со льдом.

Предлагаемый способ моделирования ледяного покрова в опытовом бассейне осуществляется с помощью предлагаемого устройства, приведенного на рисунках и изображенного схематично, где на фиг.1 показано устройство (вид спереди) и на фиг.2 - вид сверху на устройство на фиг.1.

Устройство для моделирования ледяного покрова в опытовом бассейне включает чашу ледового бассейна с вертикальными стенками 1 и дном 2, заполненную водой, технологическую тележку 3, перемещающуюся вдоль опытового бассейна по рельсам (на рисунке не показано) с буксируемой моделью (на рисунке не показано) (фиг.1). На дне 2 бассейна установлены вертикальные стойки 4 с грузами 5 (фиг.1, 2). Стойки 4 оснащены подвижно закрепленными поперечными планками 6, к которым прикреплены протянутые вдоль бассейна вертикальные полосы или ряд расположенных друг над другом нитей 7, вмораживаемые в ледяной покров 8 при его формировании в опытовом бассейне (фиг.1, 2). Вертикальные полосы или нити 7 размещены друг от друга по ширине опытового бассейна на расстоянии, превышающем ширину модели инженерного сооружения или судна, испытуемой в ледовом опытовом бассейне.

Предлагаемый способ моделирования ледяного покрова в опытовом бассейне осуществляется с помощью предлагаемого устройства следующим образом.

Перед намораживанием ледяного покрова 8 в рабочей зоне, в средней части по ширине опытового бассейна на концах его чаши, устанавливают стойки 4 с грузами 5. Между стойками 4 вдоль опытового бассейна протягивают вертикально ориентированные полосы или ряд расположенных друг над другом нитей 7, которые крепятся к подвижно закрепленной на каждой вертикальной стойке 4 планке 6. Полосы или нити предварительно обрабатываются специальным веществом, дополнительно снижающим адгезионную прочность сцепления льда с материалом, из которого они выполнены. После процесса намораживания ледяного поля производится последовательное извлечение полос или нитей 7 из ледяного покрова 8 с использованием технологической тележки 3, в результате чего в ледяном покрове образуются несквозные прорези. Затем в пределах зоны ослабленного несквозными прорезями льда проводятся испытания моделей инженерного сооружения или судна.

Предлагаемые способ и устройство для моделирования ледяного покрова в опытовом бассейне обеспечивают сохранение целостности ледяного поля в процессе формирования в нем прорезей и способствуют увеличению достоверности процесса моделирования частично надрезанного ледяного покрова, что выгодно их отличает от прототипов.

1. Способ моделирования ледяного покрова в опытовом бассейне, включающий намораживание ледяного покрова, образование на ледяном покрове несквозных прорезей глубиной, равной менее толщины намораживаемого ледяного покрова, и последующее проведение испытаний модели инженерного сооружения или судна, отличающийся тем, что для образования несквозных прорезей на ледяном покрове предварительно, перед намораживанием ледяного покрова, в рабочей зоне вдоль опытового бассейна протягивают вертикально ориентированные полосы или ряд расположенных друг над другом нитей с общей высотой, соответствующей требуемой глубине создаваемых во льду несквозных прорезей, обладающих пониженной адгезионной прочностью сцепления со льдом, которые размещают друг от друга по ширине опытового бассейна на расстоянии, превышающем ширину модели инженерного сооружения или судна, испытуемой в ледовом опытовом бассейне, и располагают по высоте так, чтобы верхняя нить или верхний край полосы находились на уровне свободной поверхности воды в опытовом бассейне, а прорези на ледяном покрове получают путем извлечения из ледяного покрова вмороженных в толщу льда упомянутых полос или нитей.

2. Способ моделирования ледяного покрова по п.1, отличающийся тем, что полосы или нити предварительно обрабатывают веществом, дополнительно понижающим адгезионную прочность их сцепления со льдом.

3. Устройство для моделирования ледяного покрова в опытовом бассейне, содержащее заполненную водой чашу опытового бассейна, имеющую днище и вертикальные стенки, и технологическую тележку, отличающееся тем, что на дне бассейна, вне зоны проведения испытаний, установлены вертикальные стойки с грузами на своем нижнем конце, расположенные посередине бассейна по концам его чаши и оснащенные подвижно закрепленными к ним с возможностью перемещения по высоте стойки поперечными планками, к которым прикреплены протянутые между ними вдоль бассейна вертикальные полосы или ряд расположенных друг над другом нитей для образования несквозных прорезей в толще намораживаемого в опытовом бассейне льда, имеющие общую высоту, соответствующую требуемой глубине несквозных прорезей, размещенные друг от друга по ширине опытового бассейна на расстоянии, превышающем ширину модели инженерного сооружения или судна, испытуемой в ледовом опытовом бассейне, которые выполнены из материала, обладающего пониженной адгезионной прочностью сцепления со льдом, и расположены по высоте так, чтобы верхняя нить или верхний край полосы находились на уровне свободной поверхности воды в опытовом бассейне.

4. Устройство для моделирования ледяного покрова в опытовом бассейне по п.3, отличающееся тем, что в качестве материала полос или нитей использован нейлон, полиамид или фторопласт.