СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ СТОПОВЫХ ИСПЫТАНИЙ ПОДВОДНОГО АППАРАТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2004 года по МПК G01M15/00 G01L5/13 B63B21/00 

Изобретение относится к области экспериментальной гидродинамики, в частности, к области экспериментального исследования и отработки элементов пропульсивных комплексов и энергосиловых установок подводных аппаратов (ПА) различного назначения, и может быть использовано для моделирования ходовых нагрузок двигательно-движительного комплекса (ДДК) при проведении стоповых испытаний ПА.

Известен и широко применяется в судостроительной практике способ обкатки главной силовой установки судна в период достройки его на плаву, когда на гребной вал судна монтируют тормозные барабаны взамен гребного винта. Такими барабанами поглощают мощность двигателя (см., например, В.Ф.Попов, Т.В.Зеленко. Применение гидротормоза для испытания судна. - Л.: Судпромгиз, 1951, с. 31. ) Основным недостатком является возникновение кавитации на элементах реальной конструкции.

Наиболее близким, выбранным за прототип, является способ проведения стоповых испытаний ПА (см. Л.Грейнер. Гидродинамика и энергетика подводных аппаратов. - Л.: Судостроение, 1978, 7, 6, стр.356-363) путем вывешивания ПА на грузовом тросе внутри подвесного каркаса и поглощения мощности двигателя ПА тормозными дисками, установленными на гребных валах взамен соосных гребных винтов. Снабженный таким тормозным дисковым устройством ПА погружают на заданную глубину с использованием лебедки, установленной на судне обеспечения. Запуск энергосиловой установки и информационный обмен ведут по кабелю, соединяющему ПА с командно-вычислительным комплексом (КВК) судна обеспечения.

Недостатком способа-прототипа является факт неполного эквивалента загрузки энергосиловой установки ПА. Действительно, в известных способах осевая сила упора на гребном валу, характерная для ходовых испытаний ПА, снабженного гребными винтами, отсутствует.

Задачей заявленного технического решения является создание при проведении стоповых испытаний осевой силы на гребных валах, эквивалентной силе ходового упора ГВ, повышение эффективности стоповых испытаний, достоверности получаемых результатов и информативности исследований.

Поставленная задача решается путем вывешивания ПА на грузовом тросе внутри подвесного каркаса, поглощения мощности двигателя тормозными дисками (и дополнительно по сравнению с прототипом), моделирования упорной шайбой кольцевой зоны относительного разрежения и измерения датчиками силы взаимодействия шайбы с торцом тормозного диска.

Сопоставительный анализ способа-прототипа и заявленного способа показывает, что последний отличается от известного наличием двух новых операций "моделирования" и "измерения", причем операция "моделирования" базируется на насосном эффекте такой гидродинамической компоновки, а измерение осевой силы взаимодействия возможно с использованием различных методов и схем, исходя из конкретных задач эксперимента, требований к точности измерений и достоверности получаемых результатов.

Реализация заявленного способа осуществляется усовершенствованным погружным устройством для стоповых испытаний ПА, причем принятое за прототип устройство (см. Л. Грейнер. Гидродинамика и энергетика подводных аппаратов, рис. 7.39), которое содержит каркас и тормозные диски, установленные на ступицах взамен гребных винтов, дополнительно снабжено конструктивными особенностями, характерными для частного случая реализации заявленного способа.

У бокового торца тормозного диска (преимущественно переднего при моделировании характеристик соосных гребных винтов) монтирована с заданным осевым зазором упорная шайба с дренажными каналами и датчиками давления, причем приемные отверстия каналов выполнены в сторону межторцового зазора и с заданным распределением по радиусу шайбы. Отметим, что тормозные диски также монтируются с заданным осевым зазором, обеспечивающим эквивалент силы ходового упора заднего ГВ, а место установки упорной шайбы (например, корпус ПА или корпус каркаса) определяется из конкретных конструктивных соображений, принятой схемы измерения и конкретных задач гидродинамического эксперимента. При этом обязательным является условие: сила взаимодействия диска и упорной шайбы должна быть внутренней для всей системы подвески ПА на грузовом тросе (условие сохранения отвесного положения устройства при его работе в погруженном состоянии).

Для описания способа рассмотрим типовые операции при проведении стоповых испытаний ПА с двухвальной энергосиловой установкой. На фиг.1 показано схематично погруженное на заданную глубину устройство для проведения стоповых испытаний. На фиг.2 представлена схематично конструкция упорной шайбы с датчиками давления.

ПА 1 (фиг.1) вывешен внутри решетчатого каркаса 2 на грузовом тросе 3. Стрелой 4 лебедки 5, расположенной на судне 6 обеспечения испытаний, устройство опускают на заданную глубину. С командно-измерительного комплекса 7 по кабелю 8 подают команды на запуск двигателя и ведут информационное обслуживание эксперимента. На гребные валы ПА монтированы тормозные диски - задний 9 и передний 10 - с заданным зазором S_в. Упорная профилированная шайба 11 монтирована на торце каркаса 2 с заданным осевым зазором Sн относительно торца тормозного диска 10. В теле шайбы 11 выполнены дренажные отверстия 12 и монтированы датчики давления 13, связанные кабелем 8 с комплексом 7.

Типовая методика проведения стоповых испытаний ПА включает предварительный монтаж элементов гидродинамической компоновки с проверкой величин осевых зазоров, вывешивания устройства на грузовом тросе 3 "на ровный киль" и погружения на заданную глубину. По кабелю 8 с комплекса 7 запускают двигатель ПА 1. В процессе эксперимента измеряют датчиками 13 давление воды в межторцовом зазоре. По окончании эксперимента оператор строит кривую распределения давления по радиусу P=f(r) и, интегрируя, вычисляет результирующую осевую силу - эквивалент ходового упора ГВ.

Заявителем проведены предварительные модельные испытания, апробирован макет устройства и на основе методов подобия (Л.И.Седов. Методы подобия и размерности в механике. - М.: Наука, 1981) показана возможность реализации предложенного технического решения в натурных условиях для двух схем измерения. В настоящее время принята (на основании положительных результатов испытаний моделей ТДУ) четырехпараметрическая схема моделирования зоны относительного разрежения в рассмотренном классе устройств для стоповых испытаний ПА.

Использование заявленного способа и варианта устройства для его реализации позволяет по сравнению с прототипом обеспечить создание эквивалента силы ходового упора ГВ при проведении стоповых испытаний ПА широкого класса. Адекватность условий работы обеспечивает повышение эффективности гидродинамического эксперимента и достоверности результатов исследований.

Изобретение относится к области экспериментальной гидродинамики, в частности к области экспериментального исследования и отработки элементов пропульсивных комплексов и энергосиловых установок подводных аппаратов. Способ проведения стоповых испытаний заключается в том, что подводный аппарат вывешивают на грузовом тросе с подвесным каркасом на глубине и поглощают мощность двигателя тормозными дисками, монтированными на ступицах взамен гребных винтов. У торца переднего тормозного диска с осевым зазором монтируют на торце каркаса профилированную шайбу с дренажными каналами для моделирования кольцевой зоны относительного разрежения и измеряют датчиками давление воды в межторцовом зазоре. Приемные отверстия каналов выполнены в сторону межторцового зазора и с распределением по радиусу шайбы. Достигается повышение эффективности стоповых испытаний, достоверности получаемых данных и информативности исследований. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ проведения стоповых испытаний подводного аппарата путем вывешивания его на грузовом тросе с подвесным каркасом на глубине и поглощения мощности двигателя тормозными дисками, отличающийся тем, что у торца переднего тормозного диска с осевым зазором монтируют на торце каркаса профилированную шайбу с дренажными каналами для моделирования кольцевой зоны относительного разряжения и измеряют датчиками давление воды в межторцовом зазоре.2. Устройство для стоповых испытаний подводного аппарата, содержащее подвесной каркас и тормозные диски, монтированные на ступицах взамен гребных винтов, отличающееся тем, что у торца переднего тормозного диска монтирована с осевым зазором профилированная шайба с дренажными каналами и датчиками давления, причем приемные отверстия каналов выполнены в сторону межторцового зазора и с распределением по радиусу шайбы.