Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
2.4.4. Испытания моделей судов в битом льду
Исследования волнообразования в битом льду проводилось с целью определения общих энергетических затрат для возбуждения волн движущимися судами. Энергозатраты на возбуждение волн в битом льду определялись через сопротивление буксируемой модели.
Моделирование волн во льду, разрушенном резонансным методом, дает возможность исключить из рассмотрения составляющую энергозатрат, связанную с разрушением льда. В соответствии с этим отпадает необходимость считаться с пределом прочности и модулем упругости льда. Данное обстоятельство позволяет проводить модельные испытания в обычном опытовом бассейне с применением материала, имитирующего лед, который удовлетворяет только таким требованиям теории подобия, как плотность и коэффициент трения. Пересчет моделируемых параметров на натуру производился по закону подобия Фруда.
С целью установления влияния мелководья на сопротивление битого льда движению судна в малом бассейне ГПИ проводились испытания модели речного ледокола Р-47 в масштабе 1:27 на мелководье [53]. При моделировании использовался искусственный битый лед из плиток полиэтилена 60 ×60×15 мм. Буксировки проводились во льдах 9 - 10 бальной сплоченности со скоростями, характерными для движения натурных судов в подобных ледовых условиях.
С целью установления влияния битого льда на сопротивление воды были проведены сравнительные испытания модели ледокола Р-47 масштаба 1:27 на свободной воде и в чистом ото льда канала. Кромки канала выкладывались из плиток искусственного льда размерами 80×80×18 мм. Ширина канала выбиралась наименьшей, но достаточной для свободной буксировки модели.
Буксировки модели ледокола в ледовом канале показали, что амплитуда волн уменьшалась, а их затухание происходило быстрее, чем на чистой воде. Модель в канале проседала меньше, чем на воде. Это можно было объяснить тем, что кромки канала уменьшают местное понижение уровня свободной поверхности по бортам модели, характерное при движении по мелководью.
Масштабные модели ледоколов "Москва" и "Ермак" (рис.2.28) использовались при проведении экспериментов по изучению ледоразрушающих свойств волн, генерируемых движущимся судном, при их воздействии на береговой припай. Модельные исследования проводились в опытовом бассейне КнАГТУ (рис.2.123). Буксировки моделей ледоколов выполнялись с применением буксировочной системы гравитационного типа. Скорость движения моделей ледоколов определялась с использованием тахогенератора и стрелочного вольтметра. Сопротивление движению моделей определялось взвешиванием подвесных грузов буксировочной системы.
Рис.2.123.Движение модели ледокола "Москва" вдоль кромки битого льда
Модель полубесконечного битого льда приготавливалась из плиток полиэтилена высокого давления квадратной формы в виде дорожки, располагавшейся возле борта опытового бассейна. Свободная кромка поля битого льда фиксировалась с помощью вертикальных струн, на которые были нанизаны плитки льда. Таким образом удавалось сохранять форму поля модельного льда. Сами струны не препятствовали вертикальным перемещениям плиток. На рис.2.124. представлен вид модели льда для испытания моделей ледоколов. Запись колебаний кромки полубесконечного поля битого льда десятибальной сплоченности производилась с помощью датчика перемещений и самописца Endim 622.1 (рис.2.17). В результате были получены значения амплитуд волн, генерировавшихся корпусом модели ледокола, для определения ледоразрушающих качеств последних (рис.2.126).
Рис. 2.124.Модель полубесконечного битого льда, оборудование и оснастка для проведения экспериментов
В бассейне КнАГТУ так же проводились опыты по моделированию акваторий, покрытых битым льдом. На рис.2.125 показан процесс перемещения модели плавучего дока в акватории ограниченных размеров (модели акватории Амурского судостроительного завода). В процессе перемещения модели измерялось сопротивление битого льда перемещению корпуса.
Выполненные исследования показали, что плитки полиэтилена могли неограниченное количество раз использоваться в экспериментах для приготовления разнообразных моделей ледяного покрова.
Благодаря полимерным моделям битого льда удалось предварительно исследовать вопросы, разрешение которых в полевых условиях стоило бы огромных усилий и затрат средств и времени. С их использованием, появляется реальная возможность уменьшить объем проведения опытов в натурных условиях.
Рис.2.125.Моделирование взаимодействия корпуса судна с полем битого льда на ограниченных акваториях
Рис.2.126.Буксировочные испытания модели ледокола