Институт Гидромеханики Национальной Академии Наук Украины

Опытовый бассейн

           

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ БАССЕЙНА

На главную страницу
Новости института
История института
Подразделения института
Научная деятельность
Международная       деятельность
Издательская              деятельность
Библиотека
Наши прикладные      разработки
Услуги, предоставляемые институтом
Научные новости
Журнал "Акустический вестник"
Журнал "Прикладная гидромеханика"
за 2003 год
за 2005 год
за 2007 год
за 2009 год
Наш адрес
Полезные ссылки
ФОРУМ
WEB-мастер

PAN © 2007-2008

 
 

 

Опытовый бассейн Института гидромеханики НАН Украины был построен с целью обеспечения заданий Министерства водного транспорта Украины по инициативе академика АН УССР Г. И. Сухомела и при непосредственном участии академика АН УССР Г. Е. Павленко. Окончание строительства опытового бассейна и оборудование его дополнительными устройствами первой очереди осуществлено в 1959 году, и в конце этого же года были проведены первые испытания путем буксировки грузового судна проекта 559.

Дальнейшее пополнение оборудования бассейна, модернизация его устройств и систем, а также автоматизация экспериментальных исследований проходили с участием П. Г. Авраменко, Н. А. Гнитецкого, В. И. Королева, М. В. Канарского, Н. В. Шайбо и В. Н. Шмарко. В частности, модернизирована система буксировки моделей и определения данных по скорости, усовершенствованы волнопродуктор и волногаситель, оборудование бассейна пополнено камерой подводных съемок, колебательными и другими специализированными устройствами; разработана и использована автоматизированная система сбора и обработки экспериментальных данных при исследовании динамики протяженных гибких конструкций в потоках.


Общий вид опытового бассейна

 

По своим размерам опытовый бассейн Института гидромеханики НАН Украины является наибольшим в Украине (длина чаши - 52,5 м, ширина - 6,85 м, глубина - 3,5 м) и уникальным по своим возможностям. Его универсальность позволяет проводить исследования по широкому кругу вопросов, которые касаются судостроения, судоходства, создания различных систем, связанных с изучением и освоением морской среды, создания систем и сооружений, связанных с разведкой и добычей нефти и газа, различных проблем, связанных с созданием новой техники.

 

 

Большой объем работ, проведенных в бассейне, посвящен исследованию моделей судов для определения их гидродинамических характеристик. Исследования включали буксировку моделей судов различных типов и назначений, изучение их мореходных и пропульсивных качеств, работу при наличии течения, изучение проблем управляемости, инерционные исследования и т. п.

В состав исследуемых моделей вошли почти все проекты новых судов, разработанных в свое время в ЦКБ ГУРФ (Киев) и ЦКБ Главречфлота Белоруссии (Гомель), ЮЖНИИМФ (Одесса), ЦКБ «Ленинская кузница» (сейчас ЦКБ»Шхуна», Киев), а также ряд моделей, которые исследовались по программе научной тематики непосредственно Института гидромеханики НАН Украины (модели грузовых, пассажирских, рыболовных судов, судов с малой площадью ватерлинии, фрегата «Гетьмана Сагайдачного», судов на подводных крыльях, экранопланов). Выполнение разномасштабных испытаний модели фрегата позволило обосновать возможность испытаний в бассейне быстроходных кораблей при числах Фруда Fr = 0,55.

Как правило, после анализа результатов исследований моделей заказчикам давались рекомендации о возможных путях усовершенствования характеристик судна (уменьшения сопротивления воды, исключения излишнего заливания при плавании в условиях волнения и т. п.). Большинство рекомендаций принято разработчиками проектов и внедрено в дальнейшие разработки для серийного строительства судов (например, грузовое судно проекта Д-080 «Славутич» ПКБ ГУРФ, катер проекта 391 ПКБ Гидроречфлота Белоруссии, пассажирское судно проекта 10110 ЮЖНИИМФ). Благодаря рекомендациям института скорость пассажирского судна проекта 10110, которых построено более 60 единиц и которые эксплуатируются за рубежом, стало возможным увеличить с 16 до 17 узлов.


Бульб на теплоходе проекта 10110 — результат модельных испытаний
в опытовом бассейне

 

В рамках исследований гидродинамических характеристик судов проведены систематические испытания моделей, посвященные внедрению бульбовых образований на носовой части корпуса судна. Эти работы осуществлялись по заказу и в содружестве с Калининградским технологическим институтом рыбной промышленности и хозяйства и, частично, с ЦКБ «Ленинская кузница».

Испытания с определением эффективности носовых образований были проведены на моделях рыбопромысловых судов различных типов в широком диапазоне изменений параметров бульбов (размеры, форма, размещение на корпусе). Они позволили выявить значительную эффективность бульбовых образований в уменьшении сопротивления воды при движении судна со скоростями, которые соответствуют параметру Fr = (v / gV1/3)1/2 >=0,25 (здесь v — скорость движения судна, м/с; g — ускорение силы тяжести, м/с2; V — водоизмещение судна, м3). В процессе исследований получена нетрадиционная коническая форма бульбового образования, расположенного вдоль форштевня. Эта форма бульбового образования была запатентована. С точки зрения практического использования она является благоприятной именно на рыбопромысловых судах при их работе с сетями.

Весьма интересные исследования по заказу акционерного общества «Martimex Omega» г. Мартин (Словакия) проведены в связи с проектированием пассажирского судна для эксплуатации на линии Киев-Вена. Проектирование судна осуществлялось конструкторским бюро судостроительного предприятия «Slovenske Lodenice» г. Комарно (Словакия). В связи со спецификой различных участков плавания, а также самого судна, программа исследований охватывала широкий круг задач: отработка движителей, управляемости, изучения поведения в условиях волн и существенного ограничения глубин фарватера, что свойственно для некоторых участков Дуная, особенно на подходах к Вене.

Выполнен определенный цикл исследований, связанных с управляемостью и пропульсивными качествами речных судов с водометными движителями. На самоходной модели судна с таким движителем (проект 331) изучалось стабилизирующее действие струи движителя. Впервые была выявлена и замерена поперечная реакция его струи. Исследованы гидродинамические характеристики реверсивно-рулевых устройств водометных судов. С использованием модели водометного судна больших размеров осуществлены исследования пропульсивных качеств водометного движителя. Интересные испытания, проведенные с использованием серии из пяти моделей, позволили впервые получить гидромеханические характеристики корпусов речных судов, которые движутся с углом дрейфа при критических и внекритических скоростях. Было выявлено влияние малых глубин на управляемость речных судов в широком диапазоне чисел Фруда.

Определенный объем исследований посвящен созданию судов с упрощенными обводами. Таким образом уменьшалась стоимость их постройки.

В процессе отработки аэродинамической схемы экраноплана системы «тандем» в опытовом бассейне была опробована модель экраноплана длиной 1,2 м.

В разные периоды, на разных этапах в приведенных выше исследованиях принимали участие П. Г. Авраменко, В. Г. Белинский, А. Г. Губиш, О. В. Дудченко, В. И. Королев, А. Н. Панченков, В. Е. Пятецкий, В. А. Степанов, И. М. Черный, Н. В. Шайбо, Л. И. Янковский.

 

 

Исследования, посвященные проблемам судоходства в условиях ограниченного фарватера, в институте начали проводиться еще до ввода в действие опытового бассейна. С его постройкой эти исследования расширились и приобрели конкретную направленность, что требовалось запросами практики.

Увеличение водоизмещения и скорости транспортных судов, которые начали эксплуатироваться на Днепре, а также появление судов смешанного района плавания «река—море» привели к необходимости решения задачи безопасности плавания и экономичных режимов движения в условиях ограниченного фарватера.

Исследования проводились, главным образом, с моделями серийных судов Днепровского речного пароходства (сейчас АСК «Укрречфлот») в широком диапазоне соотношений глубины фарватера, осадки судов и скорости хода. Они охватывали все возможные условия работы судов. Для получения более надежных результатов и для дальнейшего практического их использования исследования в бассейне дополнялись натурными испытаниями соответствующих реальных судов на специально выбранных и оснащенных участках Днепра и его притоках.

После глубокого анализа результатов, полученных экспериментально и с помощью рекомендованных формул, были построены справочные таблицы и графики для практического использования на судах, а также диспетчерской службой. Эти материалы позволили судоводителю определять скорость движения (число оборотов главных двигателей), при которой гарантировалось безопасное прохождение данного участка фарватера, т. е. исключалась возможность удара дном судна или винто-рулевым устройством о дно фарватера, а также обеспечивалась возможность выбора таких режимов работы главных двигателей, при котором расходы топлива были бы минимальными. Такие материалы были переданы на главные грузовые и пассажирские суда, которые в то время эксплуатировались на Днепре. В качестве иллюстраций к разработкам по проблеме безопасносности судоходства в ограниченном фарватере приводим одну из таблиц и выдержку из газеты «Водник» от 15.07.95 г.

«15 червня 1995 року о 5 годині 15 хвилин теплохід «Маршал Рибалко» під час виконання рейсу Одеса-Київ у районі перекату «Дніпродзержинські ворота» Дніпровського водосховища по середині суднового ходу отримав значні пошкодження підводної частини корпусу. Почалося інтенсивне надходження води в трюм машинного відділення. Теплохід виведено за межі суднового ходу і викинуто на мілину в районі буя № 114 нижче вантажного причалу Дніпродзержинського порту. Після заведення пластиря, відкачування води з машинного відділення і часткового закриття пробоїн теплохід 16 червня о 9 годині був знятий з мілини і 17 червня о 19 годині відбуксирований та встановлений в док Запорізького суднобудремзаводу.

Виходячи із запису суднового журналу, останню дільницю шляху від перекату «Таромські ворота» до місця аварії теплохід пройшов за 55 хвилин, при цьому середня швидкість склала 19 км/год. В момент удару об кам'янисте дно машина працювала в такому режимі: бортові «малий хід вперед», середня - «повний хід вперед».

При цій швидкості, згідно розробці інституту гідромеханіки «Динамічні посадки суден пр. 301 и 302 на мілководному фарватері», що знаходиться в ходовій рубці теплохода, прирощення осадки складає 0,564 м, що при глибинах на перекаті 3,25 м та осадці 3 м викликало удар корпусу об кам'янисте дно і його пошкодження.

Таким чином, пошкодження корпусу судна сталося в результаті перевищення швидкості на дільниці з лімітуючими глибинами».

В рамках этой программы в бассейне были проведены также исследования процесса преодоления судном отдельной преграды, размеры которой близкие к размерам судна, в условиях ограниченных глубин.

Эти исследования осуществляли П. Г. Авраменко, Н.В. Шайбо и Л. И. Янковский. Активное участие в них принимал Г. П. Соколовский.

 

 

Начало исследований, посвященных определению сопротивления воды при транспортировке секций подводных трубопроводов, обусловлено запросами практики. Все началось с заказа Всесоюзным научно-исследовательским институтом по строительству магистральных трубопроводов (г. Москва) на исполнение нашим институтом серийных исследований моделей секций трубопроводов с различными вариантами их обустройства, поддерживаемых понтонами стандартной формы (попарно соединенные круговые цилиндры). Важное народно-хозяйственное значение результатов этой работы при широкой программе исследований и соответствующем финансировании со стороны заказчика обусловило то, что работы в опытовом бассейне осуществлялись отдельными сериями на протяжении нескольких лет и охватили главные целесообразные варианты обустройства секций и разные условия среды при их транспортировке (буксировке). В процессе проведения этих исследований предложен оригинальный вариант транспортировки секций трубопроводов, на который было получено авторское свидетельство.

Анализ результатов исследований на моделях и результатов, полученных с применением теоретических методов, позволил предложить формулы для практического использования при оценках величин сопротивления воды транспортировке секций трубопроводов с различными вариантами оснащения, интересных, с точки зрения практики, как в условиях тихой воды, так и в условиях присутствия волн разной интенсивности.

Использование предложенных формул позволяет решать вопросы оптимизации вариантов секций трубопроводов и соответственно выбора способа буксировки и самих буксиров (их количества и мощности).

Изучение процессов, имеющих место при буксировке секций трубопроводов, позволило предложить новый вариант оснащения, представленного одиночными цилиндрическими понтонами того же диаметра, что и трубы. Использование этого варианта обеспечивало уменьшение сопротивления воды почти в два раза по сравнению с традиционным оснащением парными понтонами.

Также проведены оригинальные исследования с моделями секций трубопроводов при буксировке их в условиях присутствия битого льда. Материалы этих исследований опубликованы в отраслевых технических изданиях и в трудах специальных семинаров (симпозиумов). Главным исполнителем рассмотренных выше исследований был Н.В. Шайбо.

 

 

В рамках задачи, связанной с определением сил, возникающих в трубопроводе в условиях волн, определенный цикл исследований выполнен с моделями элементов трубопроводов. Определялись силы, которые возникают под действием волн, набегающих на элементы трубопроводов (непосредственно трубы и понтоны), расположенных как в направлении бега волн, так и перпендикулярно к нему. Измерялись вертикальные и горизонтальные составляющие этих сил. Исследования осуществлены П. Г. Авраменко.

 

 

Наряду с теоретическими расчетами, связанными с определением величин прогиба и напряжений в трубах подводного трубопровода во время укладки его с помощью трубоукладочного судна на разных глубинах моря, осуществлялось физическое моделирование процесса укладки труб со специального судна. Эти исследования касались реального трубоукладочного судна «Сулейман Визиров». В процессе этих испытаний определялась форма и напряжения в трубах во время их укладки в условиях спокойной воды и при наличии волн разной интенсивности.

Эти работы выполнялись В. И. Королевым по заказу ВНИИСТ (г. Москва) и далее перешли в состояние разработки теоретическо-расчетных программ в отделе упругих систем нашего института.

Важные исследования продолжены В. И. Королевым по заказу проектной организации «Коралл» (г. Севастополь). Изучалась динамика трубоукладочного комплекса, в который входили трубоукладочная баржа со стингером, натяжным устройством и трубопроводом, которая удерживалась десятью якорными канатами. Испытания осуществлялись на волнах разной интенсивности и при различных направлениях набегания (курсовых углах). Измерялись перемещения комплекса в системе главных координат, усилия во всех якорных канатах, натяжном устройстве, элементах крепления стингера, на его концевом ролике, а также напряжения (статические и динамические) в трубопроводе.

Результаты исследований использованы при проектировании прокладочного комплекса для месторождений на полуострове Ямал.

Кроме того, изучалось влияние жесткости швартовых канатов, которые соединяют укладочное судно со вспомогательным судном, на усилия, возникающие во время шторма. В процессе проведения этих исследований сформировалось техническое решение, позволяющее значительно расширить возможности работы трубоукладочного комплекса в условиях шторма. Было предложено использование подвижного сварочного поста, размещенного на легкой подвижной платформе, соединенной с верхним концом трубопровода. Этот пост может свободно передвигаться по палубе трубоукладочного судна.


Модельные испытания трубоукладочного комплекса

 

Реализация этого предложения позволяла поднять допустимую бальность моря, при которой возможно осуществлять работы, при одновременном уменьшении усилий в якорных канатах (уменьшение мощности якорных механизмов, уменьшение диаметра и веса канатов).

 

Исследование процессов транспортировки и постановки на дно опорных блоков морских стационарных платформ

 

Моделирование процессов транспортировки и постановки на дно опорных морских стационарных платформ осуществлялось Н. В. Шайбо в опытовом бассейне института.

Работы проводились с моделями опорных блоков гравитационного типа для глубин моря 20-30м и морских стационарных платформ фермового типа для глубин до 150 м. Главным заказчиком исследований был НИИ «Шельф» (г. Симферополь).

В процессе исследований определялись сопротивление воды при буксировке опорных блоков на тихой воде и в присутствии волн разной интенсивности, величина усилий, возникающих в некоторых элементах этих блоков.

Модели опорных блоков морских стационарных платформ изготавливались с соблюдением динамического подобия, что было особенно важным при исследованиях их статичности в процессе транспортировки и постановки на дно путем заполнения технических отсеков забортной водой.


Модельные испытания платформы в режиме транспортировки

 

Анализ результатов многочисленных испытаний разных вариантов опорных блоков позволил Институту гидромеханики НАН Украины совместно с ВНИПИ «Шельф» предложить свой вариант опорного блока, в котором предусмотрено автономное регулирование изменения процессов транспортировки и постановки на дно без задействования вспомогательных устройств транспортировки и кранового оборудования. Это предложение было оформлено как изобретение.

 

 

Эти исследования проводились В. И. Королевым и включали исследования динамики ПБУ, динамики якорных канатов и стояка. Были испытаны две разные модели ПБУ, которые удерживались четырьмя якорными канатами на волнах разной интенсивности и при разной ориентации моделей относительно волн. Модели были испытаны в широком диапазоне изменения определяющих параметров - размеров волн, натяжений якорных канатов, глубин погружения и т. д. Устанавливались их гидродинамические характеристики, в частности, главные составляющие возмущающих сил и моментов, в зависимости от высоты и длины волн.

При исследовании динамики якорных канатов определялись динамические силы натяжения в зависимости от направления, амплитуд и частот перемещения клюзовой точки и начального статического натяжения. Это позволило значительно расширить понимание процессов, связанных с перемещениями якорных канатов в воде, уточнить схему расчетов заякоренных объектов, повысить надежность якорных систем.

Модель стояка ПБУ испытывалась на волнах в двух режимах - при заданных горизонтальных перемещениях верхней точки стояка, что соответствовало горизонтальным перемещениям ПБУ во время колебаний на волнах, и при неподвижном верхнем конце под действием волн. Измерялись изгибающие моменты в нескольких сечениях модели.

Проводились также экспериментальные исследования способов стабилизации плавучих полупогруженных платформ, которые основываются на использовании проницаемых элементов подводных конструкций (В. А. Горбань, С. М. Сребнюк, А. И. Цыганюк).

 

 

На основе большого объема уникальных экспериментальных исследований, проведенных в опытовом бассейне Н.В. Малюком и Н.П. Дынником, установлены закономерности вырождения характеристик осредненного и пульсационного движений в начальной и дальней областях спутного струйного потока при различных вариантах тел с движителем и без движителя, и изучено влияние гидродинамических и геометрических параметров движителя, начальной турбулентности водной среды, а также границ жидкости на процесс развития характеристик течения в спутном потоке. Это позволило разработать метод расчета осредненных и пульсационных характеристик гидродинамического спутного струйного потока за телом с движителем, который базируется на теории подобия поля скоростей и температур и в котором используется полуэмперическая теория турбулентности и гидравлических движителей.

 

 

Исследования по этой проблеме проводились на протяжении более 30-ти лет и охватывали большой круг вопросов, решение которых требовало создания гидроакустических систем разных типов и предназначения. Исследования осуществлялись как с реальными элементами, так и с моделями элементов систем. Главными проблемами, которые при этом решались, были следующие:

• определение гидродинамических характеристик, необходимых для осуществления расчетов;

• поведение в потоке, а также в условиях морских волн;

• вибрация соединяющих гибких элементов, стабилизация, взаимодействие между отдельными элементами системы и т. д.

Связанные с этим исследования были достаточно интересными, потому что приходилось иметь дело с нетрадиционными плохообтекаемыми телами и телами сложной формы (многоэлементные тела).

В рамках этих проблем большой объем исследований был осуществлен П. Г.Авраменко и В. И. Кошевым с проницаемыми (сеточными) конструкциями как плоскими, так и объемными, с разными параметрами их элементов. Определялись гидродинамические характеристики таких конструкций, их экрановый эффект, т. е. эффект, связанный с уменьшением скорости потока за сеточным экраном. Изучались возможности использования сеточных конструкций для стабилизации плохообтекаемых тел, в том числе и для уменьшения вибрации соединительных гибких элементов. Использование сетки для уменьшения вибрации трубопроводов было оформлено как изобретение.

Изучались также конструкции обтекателей и стабилизаторов разных типов, расположенных вдоль гибкого кабель-троса. Были разработаны и запатентованы новые конструкции стабилизаторов для буксируемых подводных морских систем. (П. Г. Авраменко, В. А. Горбань, В. М. Колотович, Н. В. Салтанов).

В условиях опытового бассейна проведены многочисленные испытания по взаимодействию проницаемых и сплошных оболочек с потоком жидкости, направленных на снижение уровня спектральных слагаемых антенн гидроакустических станций, стационарных, опускаемых, свободноплавающих, буксируемых подводными лодками и надводными судами. В результате этих испытаний были получены спектральные и корреляционные характеристики пульсационных полей вблизи гидрофонов и векторных приемников гидроакустических антенн, которые дали возможность ЦНИИ «Морфизприбор», НИИ «Гидроприбор», НИИ «Атолл» создать современные образцы ГАС (гидроакустических систем) различного назначения. Кроме того, разработаны, испытаны и переданы для внедрения носители принимающих антенн рыбопоисковых комплексов. В результате выполнения указанных работ запатентовано 27 изобретений (В. Т. Гринченко, А. П. Макаренков, Г. П. Виноградный, А. А. Гурвич, А. И. Адамов, В. А. Воскобойник, С. А. Матвиевский).

Проводились экспериментальные испытания моделей морских буев для гидрофизических исследований. Были разработаны и запатентованы новые конструктивные схемы таких буев с использованием проницаемых для воды элементов конструкций и специальных стабилизаторов, которые позволяют резко уменьшить колебания буя на морских волнах (П. Г.Авраменко, В. А. Горбань, А. П. Петрухнов, Н. В. Салтанов, С. М. Сребнюк).

В конце 60-х годов по инициативе Г. В. Логвиновича в институте были начаты одни из первых в бывшем СССР исследования по уменьшению гидродинамического сопротивления и шумности с помощью введения в пограничный слой растворов высокомолекулярных полимеров. В процессе испытаний выявлены основные закономерности взаимодействия полимерных растворов, отечественных и зарубежных полиоксиэтиленов и полиакриламидов на осредненные и пульсационные характеристики турбулентного пограничного слоя моделей торпед и подводных лодок. Разработаны методы оптимального введения растворов, которые позволяют снизить уровень спектральных составляющих гидродинамических шумов на 12—14 дБ в широком диапазоне частот (А. П. Макаренков, К. К. Сергунова, Ю. З Шлипченко) .

По заданиям СП МБМ «Малахит» проведены испытания с целью оптимизации геометрии устройств введения полимерных растворов полиоксиэтилена и полиакриламида на поверхность корпуса подводной лодки (А. П. Макаренков, Г. П. Виноградный, Б. А. Барбанель).

Исследования, связанные с вибрацией гибких связующих элементов, а также элементов передачи информации осуществляли П. Г. Авраменко и В. И. Королев. Так, первый из них исследовал методы снижения уровней вибрации кабель-тросов с помощью различных методов (использование сеток, распределенных определенным образом дискретных масс). С использованием разработанной оригинальной установки В. И. Королев провел исследования динамики (вибрации) гибких связующих элементов в потоке с переменной (в том числе с переменным знаком) эпюрой скорости по длине элемента. С помощью разработанных В. И. Рогозиным высокочастотных вибродатчиков была исследована динамика большого количества кабель-тросов самых различных форм и конструкций. Были получены синхронные записи колебаний кабель-тросов в нескольких точках по длине, обработанных с помощью автоматизированной системы сбора и обработки результатов эксперимента. Полученные результаты позволили разработать уточненный метод расчета вибраций кабель-тросов в потоке с произвольной эпюрой скорости.

Большой объем исследований проведен по стабилизации гибких элементов большой протяженности (антенн, сейсмокос). П. Г. Авраменко изучал поведение таких элементов в потоке в условиях спокойной воды, в условиях присутствия поверхностных волн, при заданных вынужденных колебаниях передней точки, а также в условиях действия струи от движителя. Именно с позиций обеспечения стабилизации гибких протяженных элементов проведены испытания оригинального концевого устройства, состоящего из системы гибких протяженных элементов. Работа его была построена лишь на действии сил трения, т. е. без образования крупномасштабных вихрей, которые нарушают стабильность движения самого стабилизирующего устройства.


Испытания нетрадиционного концевого тормозного и стабилизирующего устройства

 

В. И. Королевым была выполнена большая работа по физическому моделированию динамики сложных протяженных кабельных систем при их укладке на морское дно. Работа позволила уточнить методику определения динамических нагрузок при укладке, получить рекомендации по их снижению и обеспечению безопасности процесса. Н. В. Салтанов, А. А. Гурвич, В. И. Кошевой провели экспериментальное исследование кинематических характеристик буксируемой гибкой протяженной гидроаку стической антенны в режиме остановки носителя. Изучили закономерности собирания антенны под действием дискретно размещенных приемных устройств, что позволило выбрать оптимальные соотношения параметров системы.

Исследовалось также влияние параметров концевого натяжного устройства на динамику движения антенн; предложены новые схемы конструкций, которые самоадаптируются к условиям буксирования (В. А. Горбань, В. И. Кошевой, И. Е.Липай, М. И. Рыбалов, Ю. В. Ядыкин).

Проведены П. Г. Авраменко испытания действующих реальных устройств, предназначенных для изменения горизонта (глубины) движения протяженной сейсмокосы. Определенный объем его исследований был посвящен также созданию буксируемых систем, представленных гибким элементом (тросом или кабель-тросом) и телом на его конце. При этом определялись гидродинамические и кинематические характеристики системы, поведение тела, закрепленного на конце гибкого элемента. В рамках этой проблемы П. Г. Авраменко, Ю. И. Калюх и Н. В. Салтанов провели экспериментальное исследование динамики системы «трос-тело», буксируемой с ускорением. Результаты этого исследования были использованы при разработке эффективного метода математического моделирования буксируемых систем.

Исследовались также различные устройства для уменьшения колебаний морских подводных систем, буксируемых на кабель-тросе. Разработаны и запатентованы конструкции демпферов и низкочастотных развязок, позволяющих резко уменьшить влияние колебаний судна-буксировщика на движение подводных носителей аппаратуры (В. А. Горбань, Ю. В. Ядыкин, В. Н. Колотович, Н. В. Салтанов).

 

Исследования плавучих якорей парашютного типа

 

Плавучие якоря в морской практике используются для уменьшения скорости плавающих объектов относительно воды (например, скорости дрейфа судна под действием ветра и волн).

В ЦКБ «Ленинская кузница» (теперь ЦКБ «Шхуна») при проектировании судна-кальмаролова возникла потребность в определении гидродинамических характеристик плавучих якорей. Использование этих якорей обусловлено спецификой ловли кальмаров, когда относительная скорость судна должна быть не больше некоторой оптимальной.

В качестве плавучих якорей были приняты плавучие якоря парашютного типа. В процессе экспериментов, которые приняли системный характер, исследовались различные варианты раскроя куполов, особенности спутного потока за куполом, размещение элементов (парашютов) по системе «тандем».

Результаты исследований, которые осуществлялись Н. В. Шайбо, позволили предложить эмпирическую формулу для определения тормозной силы плавучих якорей различных размеров и схем взаимного расположения. В программу исследований также входили испытания плавучего якоря, как тормозного элемента, на базе серийного судна проекта 388-М при различных скоростях движения. Были получены конкретные данные относительно времени и пути до полной остановки судна, что засвидетельствовало высокую эффективность торможения движения судна с помощью плавучего якоря.

 

 

В конце 70-х годов в отделе гидробионики и управления пограничным слоем по заказу одного из ведущих ЦКБ подводного судостроения проводились научно-исследовательские работы, посвященные созданию нетрадиционных движителей для подводных судов. С этой целью разработана специальная экспериментальная установка, позволявшая создать волноподобное колебание угреподобных гидробионтов. Рабочим телом такого двигателя была специальная упругая пластина, приводимая в движение восьмью синусными механизмами, смонтированными на одном валу и одной раме.

Исследовались три режима работы волнового движителя — свободная пластина в воде, пластина между двумя жесткими параллельными пластинами, а также пластина в прямоугольном канале. В процессе исследований измерялась тяга, создаваемая таким движителем при различных кинематических характеристиках и различных скоростях движения (буксировки).

В исследованиях использовалась система буксировки опытового бассейна. Результаты исследований, которые проводились В. П. Каяном, Л. И. Коренной, В. Ф. Козенко и В. Н. Хатунцевым, позволили получить данные по зависимости пропульсивных характеристик волнового движителя - коэффициента тяги и коэффициента полезного действия - от величины относительной поступи движителя.

По результатам экспериментальных исследований были выработаны рекомендации относительно геометрических и кинематических параметров движителя для конкретного образца заказчика.

 

 

Исследования по гидробионике в опытовом бассейне осуществлялись в рамках научной деятельности отдела гидробионики и управления пограничным слоем, которая охватывала довольно широкий круг вопросов, решение которых было направлено на усовершенствование существующих и создание новых технических объектов.

Один из таких вопросов был связан с изучением режима течения в пограничном слое модели дельфина, целью которого было сравнение характера обтекания живого дельфина в процессе плавания и его модели, а также определение влияния формы тела дельфина на характер его обтекания и на его гидродинамическое сопротивление.

Эти интересные исследования осуществлялись В. Е. Пятецким. Полученные результаты позволили ему сделать вывод, что форма тела дельфина имеет определенное значение для уменьшения его гидродинамического сопротивления, а также что живой дельфин имеет дополнительные «возможности», которые позволяют ему избежать отрыва пограничного слоя.

Кроме того, В. Е. Пятецкий проводил исследования, посвященные изучению влияния рыбьей слизи на гидродинамическое сопротивление рыб.

 

 

Определенный интерес представляют собой эксперименты, выполненные П. Г. Авраменко и посвященные исследованию характера обтекания и определению гидродинамических характеристик кругового цилиндра, который движется под водой на малом расстоянии от свободной поверхности. Исследования являлись продолжением известных теоретических исследований Л. М. Сретенского и Т. А. Havelock'a. Для двух цилиндров разного диаметра получены величины горизонтальных составляющих сил, действующих на цилиндр, в зависимости от относительной глубины погружения и скорости движения, а также изучена особенность потока, который формируется за цилиндром при малых относительных глубинах погружения.

Заслуживают внимание также исследования, связанные с решением задачи уменьшения гидродинамического сопротивления параллелепипеда за счет дополнительных элементов (клин и полуцилиндр), которые устанавливались на его передней и кормовой плоскостях. Как оказалось, главным фактором, влияющим на сопротивление плохообтекаемого тела, является оформление его передней части. Так, для одного из вариантов размера клина, величина коэффициента сопротивления параллелепипеда с клином в передней части почти вдвое меньше по сравнению с величиной коэффициента сопротивления для параллелепипеда с тем же клином, поставленным в кормовой части.

Определению сопротивления системы круговых цилиндров, изучению характера их взаимодействия при различных скоростях движения, различной ориентации относительно потока и разных расстояниях между цилиндрами в условиях безграничного протока посвящены исследования П. Г. Авраменко и А. И. Адамова.

В рамках задач, связанных с созданием конструкций ряда технических устройств для освоения континентального шельфа, представленных системой, имеющей небольшое заглубление опор, П. Г. Авраменко и Н. В. Шайбо проводили исследования взаимодействия и определения гидродинамического сопротивления системы размещенных вертикально и пересекающих свободную поверхность круговых цилиндров. Кроме того, изучались проявления масштабного эффекта.

Известны данные об оптимальном, с точки зрения сопротивления воды, соотношении поперечного и продольного размеров осесимметричных тел. В результате исследований, проведенных П. Г. Авраменко, выявлено, что аналогичное явление имеет место при поперечном обтекании тел. Это показано в результате испытаний круговых цилиндров, имеющих различную высоту. Эксперименты проводились с цилиндрами как в условиях безграничной жидкости, так и при их движении в условиях свободной поверхности. В последнем случае была предпринята попытка рассматривать отдельно сопротивление трения и остаточное сопротивление (сопротивление формы и волновое сопротивление).

Проведен методологический эксперимент для сравнения эффективности различных методов визуализации обтекания хвостового окончания и хвостового плавника модели дельфина афалины. Исследования проводились тремя методами: методом водородных пузырьков, методом красителей и методом обезжиренной металлической пудры. Установлено, что первый метод позволяет осуществлять визуализацию при скоростях приблизительно до 0,15—0,2 м/с; второй - при скоростях приблизительно до 0,4-0,5 м/с. При скоростях движения модели не менее 1 м/с наиболее подходящим оказался третий метод (В. Е. Пятецкий, В. Н. Хатунцев).

В рамках изучения возможностей искусственной ламинаризации пограничного слоя тел, которые движутся в водной среде, с целью уменьшения их гидродинамического сопротивления А. И. Цыганюк провел испытания модели осесимметричного тела с проницаемой обшивкой, которая была приспособлена для отсоса жидкости с пограничного слоя. Эти исследования подтвердили большую эффективность управления пограничным слоем путем распределенного отсоса небольших количеств жидкости.

Также им проведены исследования влияния распределенного отсоса на уровень турбулентности и спектральный уровень пульсаций скорости в пограничном слое. Результаты исследований показали, что отсос небольших количеств воды через проницаемую поверхность позволил затянуть переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный по скоростям больше, чем в 18 раз.

 

 

В результате исследовательских работ, выполненных в опытовом бассейне, получено более 70 авторских свидетельств на изобретения.

 

 

Безусловно, большой объем научно-исследовательских работ, которые проводились в опытовом бассейне, надежность получаемых при этом результатов зависела от квалификации сотрудников опытового бассейна, их отношения к своим обязанностям и понимания значения проводимых исследований. Среди работников опытового бассейна особо хочется отметить:

— Янковского Льва Игнатьевича, высококвалифицированного инженера-механика, который на протяжении 45 лет работы в институте брал непосредственное участие в поддержании связей с проектными и строительными организациями по вопросам сооружения бассейна, затем был ответственным исполнителем многих научно-исследовательских тем и руководителем лаборатории опытового бассейна;

— Сахно Юрия Кузьмича, техника-судостроителя, который был первым из участников монтажа и настройки систем опытового бассейна, а потом и первым оператором на его пульте. С присущими ему ответственностью и скурпулезностью исполнял свои обязанности оператора (потом перешел на работу в лабораторию скоростного гидроканала, как один из участников его сооружения);

— Завального Владимира Сергеевича, техника-судостроителя, на протяжении почти 40 лет принимавшего участие, как старший оператор, в проведении большей части исследований, проводившихся в опытовом бассейне. Был «ассом» своего дела, очень ответственно относился к работе, вносил рационализаторские предложения по усовершенствованию техники модельных испытаний, чувствовал эксперимент и благодаря своей наблюдательности существенно помогал повысить качество исследований;

— Меламеда Юрия Владимировича, мастера-модельщика высокой квалификации, который своими ценными советами относительно проектирования и изготовления моделей и различных устройств вносил весомый вклад в проведении научно-исследовательских работ. На протяжении почти 40 лет в институте он изготавливал модели судов и модели, относящиеся к морской технике, а также устройств, которые использовались при проведении экспериментов;

— Тупчия Дмитрия Назаровича - мастера высокой квалификации по точной механике. Казалось, что нет такого, чего бы не мог сделать Дмитрий Назарович. На протяжении почти 40 лет в институте выполняет работы по изготовлению специальных устройств и оборудования как непосредственно для бассейна, так и для оснащения моделей (винты, валопроводы и т. п.), проявляя при этом свою большую изобретательность;

— Левшина Степана Федоровича - специалиста по электротехнике, который на протяжении нескольких десятилетий принимал активное участие в обеспечении успешного проведения исследовательских работ в бассейне. Его ответственное отношение к работе и квалификация гарантировали надежную работу электрических схем, измерительных и регистрирующих приборов;

— Гнитецкого Николая Александровича, ведущего инженера-электрика широкого профиля, под руководством которого осуществлено оборудование опытового бассейна основными электросиловыми установками и электронно-измерительными системами, приборами и устройствами. Он брал активное участие в проведении экспериментов;

— Кравченко Александра Михайловича, электрика высокой квалификации, выполнявшего многочисленные работы по оборудованию опытового бассейна современной электронной аппаратурой, помогавшего в проведении экспериментальных исследований;

— Сидорчука Михаила Владимировича, оператора главного пульта опытового бассейна, на протяжении многих лет принимавшего непосредственное участие в подготовке систем бассейна и проведении испытаний. Его квалификация и ответственность существенно помогала успешному осуществлению исследований;

— Соколовского Георгия Павловича, ведущего инженера-исследователя, непосредственного и активного участника подготовки и проведения многих исследований. Его разносторонняя подготовка и квалификация позволяют ему выполнять широкий круг работ, важных при проведении исследований. Успешно изучает и применяет в работе современную компьютерную технику;

— Черных Любовь Викторовну, инженера, ответственного исполнителя работ, связанных с обработкой и анализом результатов исследований. Широко использует в своей работе современную компьютерную технику.

Многочисленные фото- и киносъемки во время испытания моделей в бассейне успешно и своевременно выполняли фотомастера института С. Д. Карасик, З. К. Соломаха, В. Л. Поживилов, В. А. Бортник.

Несмотря на общее трудное положение, которое переживает сейчас наша страна, есть уверенность в дальнейшем эффективном функционировании опытового бассейна и его развитии. Несмотря на возможности, которые в наши дни дает компьютерная техника, когда не является чудом компьютерный или сухой бассейны, значение бассейна с водой для получения новых знаний — не исчерпано. Их взаимное дополнение будет лишь содействовать дальнейшему научному прогрессу.