Имитационные методы испытаний судов

Эффективным путем снижения трудовых затрат на приемно-сдаточные испытания и сокращения их продолжительности является применение имитационных методов испытаний. Имитационными называют методы, позволяющие осуществлять ходовые режимы приемно-сдаточных испытаний судового оборудования в условиях судостроительного завода (у достроечной набережной или даже на построечном месте) с использованием технических средств (или без них) при условии получения спецификационных параметров проверяемого изделия.

Испытания с применением имитационных методов и средств могут проводиться как для отдельных видов судового оборудования, так и для комплекса оборудования. Перечень судового оборудования, проверяемого с применением имитационных методов и средств, устанавливается судостроительным заводом при участии проектанта судна по согласованию с заказчиком и Регистром.

Наиболее сложными и трудоем­кими являются испытания главной энергетической установки судна, представляющей собой комплекс оборудования, состоящий из:

• Главно­го двигателя;
• Валопровода;
• Движите­ля и обслуживающих их вспомога­тельных механизмов;
• Устройств;
• Систем.

Вспомогательные механизмы, как правило, проверяют и окончательно принимают в период швартовных испытаний, а на последую­щих этапах испытаний эти механизмы работают по прямому назначе­нию – обеспечивают режимные испытания главной энергетической установки и судна в целом.

На рис. 1 показаны винтовые характеристики гребного винта фиксированного шага (ВФШ) и главного двигателя внутреннего сго­рания (ДВС). На швартовах ДВС не может развить номинальную мощность (точка А) и обеспечить номинальную частоту вращения ВФШ (точка Б), по которым проектируют движительную установку и подбирают её элементы. Физически это происходит потому, что гидродинамический момент сил сопротивления воды вращению ВФШ на швартовах значительно больше, чем на ходу, так как без поступательного перемещения ВФШ его поступь равна нулю, а относитель­ное скольжение равно единице. ВФШ только отбрасывает окружаю­щую его воду и становится тяжелым (в гидродинамическом смысле). Заградительная характеристика, за пределы которой не должна вы­ходить мощность ДВС при соответствующей частоте вращения вин­та, показана на рис. 1.

При неподвижном судне частота вращения гребного винта в ходовом режиме достигается только в том случае, если мощность двигателя пре­вышает расчетную. Чтобы избежать этого, надо разгрузить винт по мо­менту и по упору до ходовой мощности. Разгрузить ВФШ можно, час­тично оголив винт дифферентовкой судна. Если это невозможно, то для разгрузки винта применяют имитационные устройства, которые долж­ны обеспечить воспроизведение мощности и частоты вращения главно­го двигателя, а также его устойчивую работу на всех режимах, преду­смотренных программой приемно-сдаточных испытаний судна.

Имитационные устройства по принципу воздействия на характери­стики гребного винта разделяют на следующие типы:

• Уменьшающие площадь диска гребного винта с помощью кольце­вых насадок различной конструкции;
• Создающие аэрацию воды в районе работы гребного винта т. е. производящие подачу сжатого воздуха в зону действия винта, что при­водит к уменьшению плотности среды;
• Потоконаправляющие камеры, в которых воспроизводят условия обтекания винта аналогичные ходовым.

Потоконаправляющая камера изолирует от окружающей акватории работающий гребной винт судна, что препятствует размыву причальных сооружений и засорению кингстонных ящиков судна. Разгрузка винта происходит за счет набегающего на него потока волы, скорость которого близка к скорости натекания потока на соответствующем ходовом ре­жиме судна. Набегание потока обеспечивается обратными каналами, благодаря которым к винту непрерывно возвращается его кильватерная струя. Набегающий на винт поток увеличивает его относительную по­ступь, приближая ее к ходовому значению. Потоконаправляющие каме­ры можно применять для испытания одно и двухвинтовых судов с ши­роким диапазоном мощностей главных энергетических установок.

Конструкция потоконаправляющей камеры показана на рис. 2. Она представляет собой понтон, плавучесть которого, а также притопление и всплытие обеспечены симметрично расположенными цистер­нами 1. Обратный канал 2 образован бортами, днищем и палубой пон­тона и телами обтекания (цилиндрами) 3, которые одновременно яв­ляются и дополнительными цистернами плавучести. Камера в носо­вой части имеет туннель 4, в который заводится гребной винт судна. Жесткость конструкции камеры обеспечена продольным в и попереч­ным 5 наборами. Камера имеет собственные автономные средства за­топления и осушения цистерн плавучести. Она также имеет механи­ческие или гидравлические сцепные устройстваСцепные устройства буксирных судов 10 для раскрепления ее в корме судна, кильблоки 9 и швартовы 7 с талрепами 8.

Значительное место в процессе приемно-сдаточных испытаний за­нимают испытания различных судовых устройств. Большую часть этих устройств испытывают с применением имитационных методов.

Имитационные испытания на швартовах якорного устройстваЯкорные устройства буксирных судов мож­но проводить путем нагружения его механизмов и узлов одним из трех:

1. Работой в определенных режимах главного двигателя судна на задний ход, якорная цепь при этом закреплена на берегу;
2. С использованием грузов, компенсирующих недостающую массу якорной цепи, испытания проводятся при спуске-подъеме якоря на эталонном участке якорной цепи;
3. С применением универсального нагружателя, расположенного на плавучем понтоне, который подводится к борту судна. Нагружатель представляет собой гидромеханический тормоз с дистанционным управлением. Понтон оборудован штатными тросами с талрепами и кнех­тами для раскрепления его в носу испытываемого судна. С помощью нагружателя можно имитировать режимы свободной отдачи якоря, снятия судна с якоря, а также проверять прохождение якорной цепи через клюзы. Этот способ имеет ряд преимуществ по сравнению с дру­гими, обладая универсальностью, независимостью технологического процесса испытаний, точностью воспроизведения натурных условии.

Имитационные испытания на швартовах рулевого устройства мож­но проводить путем нагружения рулевой машины и узлов устройства одним из следующих способов:

• Струей воды, отбрасываемой винтом;
• Гравитационными нагружателями, действие которых основано на использовании тарировочных грузов, соединенных через систему тро­сов и блоков с пером руля;
• Нагружателями, основанными на использовании тарировочных пружинных рессор или гидромеханизмов, взаимодействующих с пе­ром руля.

Для настройки и испытаний навигационного и радиолокационного оборудования вблизи завода устраивают специальные полигоны, со­стоящие из пассивных локационных отражателей (целей) или есте­ственных ориентиров и створов. При испытаниях судно стоит на швар­товах, направление и расстояние от него до отражателей известны.

Радиолокационные станции обнаруживают отражатели, определяют курсовые направления и расстояния до них. Полученные данные срав­нивают с истинными значениями и в случае отклонений производят регулировку станций.

Для испытания гирокомпаса на акватории завода оборудуют навига­ционный створ, по которому проверяют установку гирокомпаса в мери­диан и определяют постоянные поправки. Устойчивость работы гиро­компаса в меридиане проверяют с помощью локационных отражателей.

Испытания гидродинамического лага, действие которого основано на изменении давления в приемной трубке лага при разных скоростях судна, осуществляют, искусственно создавая напоры в системе лага с по­мощью гидравлического пресса. Кривые динамического напора полу­чают по данным ходовых испытаний головного судна.

С помощью имитационных методов проводят испытания на швар­товах и гидроакустической аппаратуры. Для этого с помощью специ­ального измерительного прибора — гидрофона, устанавливаемого под днищем судна на глубине 1 м, измеряют звуковое давление, развивае­мое вибратором – излучателем гидроакустической аппаратуры. Опре­деляют чувствительность приемной антенны. По значению замеренного звукового давления производят пересчет дальности действия гидро­акустической аппаратуры.

Для отдельных заводов, значительно удаленных от районов ходовых испытаний или из-за ледостава не имеющих условий для ритмичной сдачи судов в течение всего года, разработан полный комплекс средств для имитационных испытаний, позволяющих выполнять на швартовах всю программу ходовых испытаний. Сдачу судна производят в таком случае в навигационный период во время контрольного выхода.

Рекомендуется к прочтению:
Испытания и сдача судов
Изготовление узлов и монтаж систем на судне