автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.01, диссертация на тему:Разработка и исследование аппаратуры для измерения параметров морского волнения, используемой при проведении натурных испытаний судов

ГБ О»

№ Шг -

петкРЕтттский ГОСУДАРСТВШМЯ институт ТОЧНО:. ЖАШИ й оптжй (тжничешй университет)

На правах рукописи

Грязин Дмитрий Геннадиевич

Разработка и исследование аппаратуры для измерения параметроз морского волнения, используемой при проведении натурных испытаний судов

Специальность 05.11.01. Приборы и методы измерения механических величин

Автореферат диссертации ка соискание учёной степени кандидата технических наук

Са.-;кт - Петербург

1С, О Г

Работа выполнена б Центральном научно - исследовательском институте 1с.и акад. А.К.Крылова и Санкт - Петербургском Государственном институте точно? механики и оптики (Техническом Университете)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор В.А.йвакон

Официальные оппоненты заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор З.П.Демиденко кандидат технических наук • А.А.Черников

Ведущая организация Государственный навкгационно - гидрограЛжческкй институт МО РФ г. Санкг - Петербург (Кожевенная линия д. 41)

Защита состоится "К" га^я 195& года в часов на заседании Специализированного Совета К.053.26.04 при Санкт - Петербургском Государственном институте точной механики и оптики (Техническом Университете)

Адрес: 197101 Санкт - Петербург, ул. Саблинская 14, • СПбГЖЮ (ТУ) , тел. 238 - 87 - 22.

С диссертацией мояно ознакомиться в библиотеке СП6Г11Г"0 (ТУ)

Автореферат разослан " 1А " а»Р* 1995 г.

Учёный секретарь Специализированного Совета

З.И.Поляков

У.^Щ-РУШШ РАБОТ:!

Актуальность. Создание современных судов и кораблей (в дальней-4 кеи судов) , предназначенных для длительного плавания в акватории Мирового Океана, требует постоянного совершенствования методов их проектирования. Совершенствование этих, методов непосредственно связано со сравнением данных эксперимента, выполненного на модели судна в опнтовок бассейне, с результг ами измерений, подученными на построенном судне в натурных условиях. Громе того, результаты жтуртх испытаний является основным источником информации о соответствии спроектированного судна заданным требования!,и Параметры движения и акустические характеристики судна в' значительной степени определяются характеров самого волнения, которое является основным возцухцающим воздействием на судно.

Создание новых приборов для измерения морского волнения является з настоящее врегл одной из наиболее актуальных задач. Действительно, разработанные ранее средстза измерения, предназначенные для натурных испытает! судоз на глубокой воде, допускали их использование только при измерении волнения большом интенсивности. Исследования поведения волнографов при воздействии на них нерегулярного волнения производились ке в полном объёме и не позволяли метрологически аттестовать приборы и методы выполнения измерений. Это обстоятельство зачастуй приводило к разногласия?,г мелсд/ исполнителем и заказчиком в оценке соответствия построенного судна техническим требованиям, а также не юзлоляло нормировать з отраслевых документах, регламентирующих про-* ведение натурних: испытаний судов, величину погрешности измерения лараиетроз волнения.

Тагим образов, проведение исследований кинематических параметров цвкнения волнографа ка волнении и определение его методических погрел--:остей является актуальный для современного судостроения.

т';ель работы состоит в теоретическом и экспериментальном исследовании кинематических параметров двиязния буя с гидростатическим дат-гийом давления ^ГДД) и создании на этой основе инженерных методов засчёта конструктивных элементов и погрешностей приборов для измере-шя волнения, предназначенных дня использования при проведении натур-1ы;< испытаний судов.

Задачи исследований. достижение поставленной цели связано с, ¡эобходкмостыо решения следу.хук задач:

выбора и обоснования принципа измерения волнения используемого в -.рпборах, предназначен:их для проведения натурных испытаний судов;

- разработки метода измерения волнения на мелководье с помощью буя с гидростатическим датчиком давления;

- исследования возцущазацих сил и разработки методов расчёта волнографа. и его погрешосгей по заданным требования:;!;

- разработки приборов для измерения палого и интенсивного волнения, и сразкения их характеристик с расчётными;

- разработки метода измерения волнения с покодъю буя с ГДЦ, используемого при натурных испытаниях судов.

■ Научная новизна работа. На основе выполнена»: исследований полученк следующие новые научные результаты.

1. Разработан метод выполнения измерений волнения при испытаниях судов, позволяющий производить измерения с погрешностью, не превышающей расчётную.

2. Разработан метод проектирования золномернсго буя с заданными метрологическими характеристиками.

3. Разработан метод измерения волнения на мелководье с помощью буя

с ГДЦ, который распиряет область использования приборов этого класса.

4. Разработана и исследована математическая модель вертикально": качки буя, учитывающая растяжение кабзль - троса и позволяющая выполнить расчёт азахлотудао - частотной- характеристики этого виде, качки.

Практическая значимость работы состоит в той, что полученные математические модели :ю:шо использовать при расчёте вертикально" качки буёв любой формы, а результаты приведенное расчётов показывают влияние тех или иных элементов конструкции буя на характеристики ¿то:': качки. Предложенные метода расчёта конструкции к погреиностеГ; буя с ГДР. позволяют проектировать эти приборы не только для ресенил задач натурных испытании судов. Разработанным машинной алгоритм вычисления значении параметров волнения может использоваться в любом буе с ГДЦ.

Реализация результатов работы. Результаты нсследованл" легли в основу проектирования двух приборов: золкомержх буёв для проведения мореходных-и акустических испытаний судов. Созданный буй для мореходных испытали Г:, получивЕий название "Дель-рин", прошёл метрологическую аттестации и был использован при испытаниях двух судов. Предложенная оценка погревкости измерений, волнения, выполняемых с помодью буя указанного т;та, позволяет нормировать её велич;гл.у в документах регламен-тиругцмх проведение мореходных испытаний судов.

Апробация па боты. Материалы диссертационно?: работы использованы при выполнении двух тематических' и одно Г: опытно-конструкторской работа им. акзд. А.Н.Крылова. Разработанным, на основе предлогзя-кых мгтод:з:, змжоизрнгй буй •Дельца" был представлен к? кггзукародтос

1<ьс&ч>наи .лтрои - 20", "лева - 91" и внээал интерес у отечествен-Я':У. К ЗС^.ЧАЗ ¡с: СПОПЬ'ЛЛ.ГГОВ.

Нуолн:.-'■!,'■:■:. Ъ г/ззультелелд проведённых исследований опубликовано т;'л стать--. V. л'тпуджо пгяь нвучао - техикческж отчётов.

и угбссп. ,Чйссертационна<г работа состоит из

вгедеул.':, четыре:-: глг.-.ч, змшмвгия, списка использованной литература и ::р::ло::е:-::'Г:. Работа лзлоиона на 140 страницах основного машинописного текста, содеркис 17 таблиц, рисунок и 7 приложений.

ОСКОБКСЕ СОДЕРдАНИЕ РАБОТЫ

Зо владении обоснована актуальность теш диссертационной работы, и:зло.7.-;ны ей зс-дс.--::-;, сгср-лулироааяы предает м направления исследований, а тат:;:с дано краткое содержание диссертации.

Г нерпой глат:е произведён анализ методов и средств измерения вол-кепна., Трнзедз.ге ъатенатическое описание волнения на основе современной спектральной теорхч, а тагс-та статистические и спектральные характеристики го.х-:екк<г. Показано, что для решения задел мореходок испытаний судов достаток1.о записи двухкеркого волнения. Приведены классифи-

кация и обзор кетодоэ и средств измерения волнения.

С цедыз выбора катода изкередия волнения, на основе которого необходимо создать аппаратуру для натурных испытаний судов, проанализированы прэниудеетза к недостатки известных волнографов. Показано, что оснозкда недостатков неконтактных приооров при использовании их с судка является наличие в результатах изкерени:-- методических погрешностей, обусловлзкпых влиянием судка. Указанное влияние заключается з существенном искЕГ.еник ьолнозого поля вблизи дрв|%ян|его судна, вызванного дифракцией цаиегсш^их веж, а также качкой, самого судна. В случае выполнения кзьерешй на ходу методическая погрешность обусловлена Допплауовски:.-. эТу'ектон, а тая-яе дополнительной модуляцией измерительного сигнале, орбктзльккнк скоростями волн, что доказано в работе А.П.Александрова, З.С.Заи-щрук, Г.К.Кародницкого. Опыт эксплуатации волнографа Танкера показал, что по сравнению с буем величина этой погрешности оказывается на 8>' больше.

При анализе уделено внимание преимущества!! и-недостатка5! волномер-ных буёЕ (ЗЕ) . Рассмотрена приборы, использующие в качестве чувства-, тельного преобразователя акселерометр, датчик давления и гидрометрическую вертулку. Указано, что для обработки результатов измерений, полученных с пс.-оцью буя с акселерометром, необходимо инеть на борту испнтнзаег.ово судна персональный ко:.яьзтер, что ослогхняет проведение натурных исп№'.>::•;'! судов. Крохе того, этот прибор имоэт значительного

методические погрешности и Бысокул стоимость изготовления. С цельл определения динамической погреаяости датчика с гидоо^етричесмой вертуизсоЬ, который использовался в созданию. ранее ВС длк натурных испытаний судов , выполнены исследования дкнажческих характеристик этого датчика. Показано, что динамическая погрзиаость датчика слабо зависит от форда и конструкции гидрометрической вертуши и составляв'»' около

На основании выполненного анализа сделал вывод о тог.:, что для решения задач натурных испытаний судов наиболее перспективны;! является БЕ с ГДЦ. Разработка кетода расчёта этого прибора сопрямека с решение;.: следуоцих задач:

- разработкой математической модели вертикальной качки буя с целью исследования влияния на качку его весогабаритных характеристик;

- исследованием особенностей поведения буя на волнении и разработкой метода расчёта его весогабаритных характеристик; ■

- исследование!/, влияния, кабеля с датчиком давления на характеристики вертикальной качки ВБ;

- исследованием инструментальных и методических погрешностей измерений высоты волны, выполняемых буем с ГДЦ.

Во второй глазе исследованы кинематические параметры дшменияг буя на волнении и разработаны кетода расчёта конструктивных елементов и погрешностей прибора. Для этого использован известным пр-кцип измерения волнения с помощью ЕБ с ГДЦ, который применяется при измерениях на больлих глубинах. Показано, что размах изменения гидростатического давления 2 Рг связан с измеряемой высотой поверхностно"; регулярной волны Ал соотношением , где р - плотность воды;

Я - ускорение силы тяхести. Основным недостатком этого пригасила измерения является кевоз!.;о:пность использования прибора кг. на.т,>х глубинах,-т.к. датчик должен находиться на глубине незозиущёнко:". водкой.

В работе преддохен ковьп-' метод, расширяющий Еозш.таостл прибора и позволяли?. использовать его на мелководных акватории. Особенностью г то го метода яьляется корректировка результатов измерений путём „'чёта гидродинамической воднозой составлявшей давления. Показано, что при выполнении измерений с помодьз буя с датчиком на коротко;,' тросе высота волны ! ог.ет быть получена из выражения-- 2% Ьп / ( 1 - Тт) где X - 'амплитуда волны; Ьп - высота волны, измеренная прибором; у/т? ~ С ¡1 К(Ня — ¿) / с// К На - известны"; закон затухания еолн с г.7&2!оГ: на мелководье, здесь' К~27Г/ь- волновое число; Д - длина волны; Ня - глубина акватории; £ - горизонт (глубже. ) , на котором производят измерения. При измеректа волнения с помоев ВЕ с ГДЦ 2 соотзотсггует длине кабель - троса.£ . По срегкекга с тре-дацтокчЕг.:

способом чзкзрения, прк х.спользоеянш этого- метода погрешность увеях-чигаотся .г среднем Z'A.

3 rimia I -гал.» мекмызьн жгследовгния -кинематических параметров двитаыя буя. На основании результатов исследований сделан вывод о том, что все .зяде кач»:а б/я, за хтаодгеенпем доли вертикальных перемещений, позволякфи. er «у отеле; янеать профиль волны, является паразитки®, йакбольц«'» погрешность измерения ординат волн вызывают относительная вертикальная качка к продольные голебаниж буя.

Уравнение т^рти-сально:': буя в абсолютной системе координат

имеет вид: .. ■ . -к,т ..

(Ш + % yf + pq S ^ = Р9 bte " cos u)t d)

где Л^-а//^ ; Г- осадка буя; ГП- масса буя; присоединённая

масса 30fji при веркц'дльиой 'сечче; - коэффициент сопротивления дви-хешяс; 5 - плоцадь ватерлинии буя; гегкозенкое значение ординат вертикальных пера-щдши:'; буя; ^ - круговая частота. В результате решения неоднородного дифференциального уравнения I предложено в1:р?:...зкко зля вертикально;*: качки буя

t (z)

СДи)

ах.е. а, -

/f-^-h f&-uiA)

■А

здесь с-рд$ге~'

Осиосга-ли нвкзвестккмл ььлпчкнаш:, необходншми для расчёта АЧХ вертикальной качки, являются коеффицкект сопротивления' )У& и присоединённая пасса воды }. Несмотря на то, что исследованиями вертикально)': качки цшп'ндричес чах. буев занимались В.Б.За)'5сбаяд, II.А.Ефремов, Е.З.Корчмит, а также Ю.П.Котт, з их работах не приведены значения И^ и , которой мо;е-:о воспользоваться при расчёте АЧХ вертикально!!

качки буя, Имеющего наиболее простую и распространённую) форму поплавка - прямого кругового цилиндра.

Для расчёта значений и в диссертационной работе предло-

жен кетод, основанный на записи свободных колебаний буя на тихой.воде. Используя отсд метод, получены значения . Д, для буёв с радиусом 0,15; 0,17; 0,22 к. при их различно." пассе, которые приведены в таблице Г; . а также, безразмерные функции сопротивления от скорости (при квадратично;* законе сопротивления) С^Ы)для тех же буёв, представленные на рис.Г. Зависимость', сз,чзнвахг,ая коэффициенты сопротивления \к/л с безразмерным иовС^щиэшок С : определяется как: 'в>85и)е г <£,¿7?/Л, ) где и)с - ч-.пч<у>\ сюбодкык колебании буя ка тихо": воде.

о,д<б о,дзг

Рис. í .Экспериментальные зависимости функции сопротивления (при квадратичном законе) от скорости колебаний Оуя диаметром е. - о.Зп ; с^м ; о,.

У £ 1 " 5~ с. у с^ с'

?нс. 2. . Сравнение эхсперккента/яю под/чека(пт.я разх>?-:н*и огле-

сктельной »хккв болку)ЛЧХ ве'рчгсгляям хачкк б/я Ф О.ч^* « массса 22 кг с рагчегяга

Тг.'.блиц.ч- I

Рсдиус буя 0,15 0,17 0,22

;.-:асса кг 17 21 21 29 36 22 28 35

Д ---г 4,0 6,Г 13,8 13,4 13,5 23,6 22,8 22,0

йспольз/я подученике значения коэффициентов сопротивления и присо-едшёкмтс касс, произведены расчёта АЧл буёз всех указанных типоразмеров. Крс;м того, в опытозом бассейне были экспериментально определены гти характеристики при разных относительных длинах волн крутизнах . На ру.с.2 по казаны расчётные и экспериментально полученные АЧХ вертикально'': качкк буя ф 0,44 м. к кассой 22 кг. Сравнение расчетных к огаяъряаккташах характеристик этого буя, как и сравнения аналогичных характеристик других буев, приведённые в работе, показывают достаточную сочность мотогатичес.чой .-¿одели для выполнения практических расчётов Берти.-лаько" качки буёз.

Кро:._е того, з главе 2 произведены исследования влияния кабель-троса с датчх<ом давления на вертикальные колебания буя. Дифференциальное /рав:;зние колебаний буя с учётов влияния,подвешенной к нему на кабель-тросе, Гондол;: . ¿¡¿А.

с, ч,; г, ■♦ р» V ^Щ^-ж *

где /7)г - гондолы с прлсоедакёнкол кассой вода; /9/ - м&йса буя;

$г - клсщ*дь поперечного с чения троса; £Г-4Г - модуль упругости троса; - "идкенг, зависясуЛ от связях троса: при двойной связке ^.=0,1 * 0,5 , арк одинарного » 0,85 ; :.<одуль Гнга, причб:.:

для стали «гЧС&сг/са2 ; у^- ь:асса единицы длины троса

с учёто:.! присоединённой кассы водь:;

Вцраайвхэ (з) ььэеД'й'.о пру. условкк раатягеихя кабель - троса в р&кзод закона Гука и отллчается от уравнения (I) наличием а левой части четвёртого и пятого члеггог. Четверти:! член /равнения учитывает катягкенигз троса от при условии, что трос нерастяухм, а петый - раст'с.;он^е

троса пр.: гарго:-.г.чес!':с: колебания;', б/я.

Д. с,А,и)

где

А . WA fMS * * ¿fsr ^ — Mt' 7-; w 7Г) 7~

(™S )(ccs ^ / ^ idf у СО,- л

u>L

' — ~—rr—- ; 1/ . D v. .*/

£< ' fa+J J (res & / ff^ f ft ъ wtfba&ggs*

О/ ' '

. pyre"

' (mS *) (cos ^ / cn^n _S/ff ^ , ^ C0S ^

Сравнение АЧХ, полученной из выражения- (l) , с АЧХ, расчитоннюш с использованием выражения (з) , при вариациях ;щеметса кабэдь - троса, его длины и массы гондолы показало, что при учёте упругости троса резонансная частота сисуеил буй-кабель-трос-гокдола смещается в область боле«* низких частот, при етоы ошлит/да колебаний в зона резонанса возрастает незначительно. Уменьшение диаметра кабель - троса и ,;зели-чение его длины приводят к тому, что упругие свойства троса проявляются в больсеИ степени. Следствием птого является уменьшение частокг собственных колсбенх? буя. На уменьшение частоты сзобода-г»: колебании такне сказываете.; увеличение шссы груза. Результаты анализа показали, 'что нелике&-ns область АЧХ вертикальной качки буёв, при учете в расчётах подвесных олзиен'гоБ конструкции нескоггько распирается, а резонансная частота уменьшается.

Указанные особенности не позволяют пренебрегать влиянием подвесных элементов при расчёте АЧХ вертикальной качки буёв в области резонанса.

В глазе 2 так-хе обседается вопрос влияния формы 1щлш,причее.:их буёв на кх вертикальную качку. Для исследования этого влиянии был произведён расчёт АЧХ вертикальной качки дега1'1«фОванннх буёв и буёв. с малой плоцадьв ватерлинии. Сравнение расчётных АЧХ ¿-тих буёв с аналогичными характеристиками, полученными на основе выраг-гния (I) показывает, что погрешность измерении ординат *.оян z случ&б грглюаекия ^/¿в с указаккшм геометрическими гормаж увеличивается .ч.

к чогримностям буёз, киещих норму прямого кругового цилиндра.

" целью опродолзлил величины отклонения кабель - троса от вертикали при продольных колебания.-: буя, обусловленных орбитальным движением частиц ноды к волко, исследована математическая модель этих колебак.-:н. ?. связи с том, >:то шипи/да орбит частиц воды уменьшаются с гддЪ-ой. по экслогс-нцусалькому закону, кабель - трос незначительно отклоняется от вертикали, при этом его форма близка к прямой линии. Ка основании выполнению: расчётов для кабель - тросов диаметраш 4 пли 3 мм.. и длиной 40 п., находящихся вместе с буем под воздействием • о бального волненья, показано, чу о горизонтальные перемещения ЕВ от про/дольные колебаний следует принять равными 0. Учитывая, что указс-.ккне кслебакик приводят к погрешности измерена! периодов волн, сделан г-::год о тог-;, что максимальнее значение этой погрешности не пр/лзысит .

Кроме указанных исследовании во второй главе производятся исследования погре-икостх измерения параметров волн, измеряемых. с помощью буя с ГДЕ, Показано, что к методическим погрешностям относятся:

1.'Погрешность, обусловливая орбитальным двинением буя -

2. Погреагость, обусловленная давлением волн на гидростатический преобразователь, погруженный на конечную глубину - Не __

3. Погрешность, обусловленная гидродинамическими свойствам буя - ¿е (вкзванкая нелинейностью АЧл вертикальной качки в рабочем диапазоне).

4. Погрешности, вызванные различными .значения!.«! плотности воды и ускорения свободного падения в местах измерений, которые относятся к числу систематических.

Выведены выражения дня каждой составляющеЗ погрешности, указано, что погрешностью, обусловленной орбитальным движением буя, мозно пршебречь 8 ^вязи с её мачс:" величиной.

Для определения границ лР/ интервала, в котором с заданной вероятностью Р/ находится случайная погрешность измерения,следует воспользоваться формулой: = и ,

где = Ъ}/т; - оценка средаеквадраткмеского отклонения '<■ -той составляющей почетности; - предел псгрешости; /7 - число су^.о.жру-емнх составляющих; Кц - кос.^-ицкент, выбираемый из учета доверительной вероятности; го» - коэффициент учитывающий вид закона распределения.

Таким образом, предлокенный метод расчета погрешности, позволил опреде;;ить максимально возмокнуы её величину при заданных условиях измерений.

Ка основании выполненных исследований предложен метод расчёта конструкции НЕ с ГДД, который включает:

- выбор длины кабель-троса;

- определение касс:.! гондолы с датчиком давления;

- расчёт габаритов Суя;

- определение АЧл Бертшсг аьноД кач:<1 буя; .

- корректировку расчёта з зависимости о? величины погрешности кзверэ-«;::.

Для выполнения расчета предложена соо'^в^-с'г.у-одле вь^чк.-сккк, учи-тывакцие дрей:т» буя под действием ветра, к во.га и отклонение от калькой ялики кабель-троса.

Третьи глава посвядека разработке аппаратуры для волна-

кия. На основе исследований статических и дакемгеесаиг хп^вгерксфик индуктивных преобразователей давления произведён к'Сор датчика« для разрабатываемо:! аппаратуры. Обоснова-ю при-.енен/е в иркборе ¿уш проведения мор'чходных .■'сш.танип судов датчика типа ¡^ДбТдао, >.■ з для акустических испьягамий датчике. - :ЩГ—0.

Измерительная сха^а ГЕ "Дель^мн", пре.^азкечеянта о для моремодмви: испытании судов, состоит (рис.3) кз дегчкга и самописца, работа которых обеспечивается устройства;.® пктаная и мрогро::;::^ /стрс".стг-ом с тгммером, которое подаёт энзрпса потребителя:.: только на время ремима измерения. Специально разработанная для буя самописец и«еет в своём соета?» следящую систем за- положением пера, что позиолвьт разгг/зкть его от поперечных ускорений. После изготовления •.; регулировки прибор прогаёд метрологическую аттестацию, что подтверждается дояуьеэтани, выданными отраслевом метрологической слумбой. БЕ имезт следу-о^ие технические хара теристнки: измерения производятся в диапазонах до 4 м. с относительной логрешкостко 7,25»; до 7 м. с погреш-юстьп 5,5;'; до 1С к. с погреиносты) 4,6'-. Пасса прибора 30 кг., дл:п;а кабель - троса -ДО ВтороГ, прибор, разработанный не-, основе результатов выполненных исследований, предназначен" для акустических непкг.гкйй судов. Этот ГГ получил название - "Система измерения параметров воль-ншя" (С!ПЗ). Этот волногр,^! Сил разработан только в макетном вгркакте. Обработка сигнала да?<< ..:-;а а СЗПЗ производится с поьоцкэ микропроцессорного устройства (рис.4) , позволяющего накапливать измерительную инуормацма и обрабатывать ее после окончания ре.вима измерения. Вычислительное устройство ВЕ состоит из аналога - цифрового преобразователя, контроллера, оперативного и програмируекого зшгомшЕсжзгс устройств, о такте ждикатора. Индикация высоты волнькЗ^-ной обеспеченности, средне" гксотм золка, среднего периода и числа зарегистрированных волн, а тшгхз Сальности Еолмения, производится на цк*розо« кндшатори' прибора. Цуо;:е тощ СИПВ позволяет тр&гслирозать измеренную регшнзациз волнения в персональна- компьютер, з стандарте' -2НЙ.

Алгоритм обработки ординат рож, потеряна" в П3:5 ЗР с; ч' в

Piro. 3. Структур™^ схема ВБ "Дельфин"

?кс. 4. Структурная схема СИЛЗ

определении уровня тихой вода методом скользящего ср.¿/.{него, определении высот волн, присвоения ии индекса по керз увелкчзния высотн волны и расчёте указанных параметров волне ч<ш. Кеобходш'о ст-етнть, что перед началом рз:хима измерения и после его окончания в ТТБ производится тестирование зсех узлов при'-'ора с далью золтрола их *>уькцг<ок:<-рования.

Техкическле характеристики иакета следующие: масса прибора 22 кг., длина кабель - троса 30 относительна-! погрешность измерения вне от вол: в диапазоне 0,06 - 1,25 и. составила 4,С/Л.(по результата; лабораторных испытании и расчётов).

Па основании результатов метрологической аттестации ГЕ "Дельфин", а такге лаборатории: иепнгагйй приборов, сделан ниеод о'то:-,;, что разработанные теор:;я и метода расчёт?. велно^ерных буев вены.

3 четвёртой гян-гс приведены результаты ьчгаурньа «п.й'аш-.Г; авпара-туры к сфорнулирозана кетодаса измерения ьолнзнкя в катур-кк услозкгг-. с покодью БЕ с ГДД, првдаезмачи-ного для испытан:-!! судов. Укэзнгяетск, что ББ "Дельфин" 'использован в качестве рабочего средства кз:.зрения волнения при прове; тнчи испытаний двух судов. Ра основании результатов испытаний сделана рокомеядацик по управлению судами в штатных и нештатных ситуациях, намечены пути «юдерчизации ;а:к сашх судов, так л штатной судовой аппаратуры. -

Для оценки целесообразности дальнейиеп разработки ГЕ с ГДД, используемых при испытаниях судов, производились натурпмз сравнительные испытания волнографов, работащих на разных принципах действия. В сравнительных испытаниях кроме ВС "Дельфин'^ участвовали с датчиком на основе гадрсметрическо!- зертузкк, а такие неконтакт:->1х прпбор ИЬ/НШ американской фирмы К . Испытания проводились в акспедицион-ном рейсе научно - исследовательского судна "Акедегшс А.Н.Кр.-ков". Принцип работа указанного неконтактного волнографа- заключается г- .;зт-е-реяик расстояния от датчика прибора до водной поверхности с ломои;ью малогабаритного радиолокатора. Вертикальные переведения судка, при это;л, определяется путём двойного интегрирования сигнала акселерометра и учитывается при обработке результатов измерений. Зо вр'евд измерений датчик зтого волнографа был установлен на носовом срезе судка, а регистрация ьолкограми производилась одновременно с буями. После завершения сравнительных испытаний был произведён анализ записанных реализаций волнения, которыч показал, что статистические характзрхстакк высот волна полученные по записям всех приборов;, близ/си, 0д:1?ло вреднее значение периода волы измеренное прибором ЯЪ/Н/П сумеет отличается от аналогишого значения,, полученного по зр-лкекг с,. ~?л анализе графиков спектральных шоп:оссвк зодк&од:, по.-.у^с-г-:}- о.,лае

зямсаяных тра-ас приборами зомюгра:«, отмечается смещение в область . ли&;уйсуот' пигс спектрального наго№^:& кривой, расчитанно:" по K3.-s;.'e;{vr-, RWHM , но смоления с кривым полученными по измерениям двух. LE. Отмеченное жзкеяие подтверждает, что собственные колебания суд-ia и отроённая от его борта волна вносят существенные искажения з волновое поле вблизи корпуса судна. ..

Таклы образом, на основании результатов сравнительных испытаний золиограпоз различшех типов, а гакяе результатов исследования характеристик их датчиков мода о заключить, что НЕ "Дельфин" имеет наименьшие. . погрешности по сравнению с другим! прибора!.® участвовавшими в испытаниях.

Необходим ответить, что прикида измерения волнения с помощью • буёв с Г/й известен, однако методика выполнения этих измерений недостаточно разработает, а её аттестация о трас л е иди кетрояогическими службами кс кроизво, ¡ил&сь. Существуют лишь отдельные публикации, в которых обс./дцается вл;1яяш некоторых факторов на погрешность измерения волнения. Кроме того^ разработка методики использования прибора при натурных испытаниях судов, непосредственно.связана с учётом дополнительных тре-боьачлл, обусловленных особенностями этих испытаний. К таким особенностям следует отнести : - ограниченное время измерении; - постановка SE на воду с борта не только малотокна-зных, но и крупнот окналашх судов; - проведение экспресс - анализа записанной реализации сразу после окончания измерен«". Результаты выполненных исследований, а такяе опыт использования БЕ "."ельрин" позволили разработать методику выполнения измерен;-;:" ъолтекия с покодью Суя с ГДД при проведении натурных испытании судов.

Методика включает в себя расчёт погрешности Ш в соответствии с методом изложенным ранее, выполнение измерений волнений,, а такие обработку результатов измерений. При выполнении измерений рекомендован ряд приёмов, позволяадих использовать бук с борта крупнотошазЯых судов, не внося з результаты измерений дополнительных погрешностей» Указанная методика была скорректирована по результата:,: натурных испытаний судов и аттестована отраслевой метрологической слулбой.

Заклачение. 3 процессе выполнения работы получены следующие научные и практические результаты.

I. Разработана -ате:,этическая модель вертикальных колебаний буя на волнении, что позволило оценить влияние его весогабаритных характеристик на вертикальную качку, определить величину составлявшей погревности от ктого вида качки и создать метод расчёта конструкции ЕЕ. Точность г-атематическо/. '..-.одели подтверждается сравнением АЧХ качки, расчитаяксг; с её использованием, с елелогнсшш характеристике-у гплу-ченлыми i-:спе_:/:::-ктаяьно.

- 1В -

2. Проведено ".атематическое '-одеж.рэззяче продольны.-. •далзСг»'!;.!:' буя на волнении, а такле оценка сил, внзкиаа; ,их дре?0 31, что позволило уточнить расчёт его весогабаритных характеристик и о:;е:-:::ть влклйиз оса/ ки бук и кабель-троса на горизонтальные пере%ч»;е.-л«1 попдав'-а.

3. .Экспериментально определены ко й-г-дане-иты фикции от сгорос.тн сопротивления при вертикально« колебаниях •'к.'иьдр^чвсках буев диаметре: от 0,3 до 0,44 м., что позволило расчитать кх £ер?иг:альмо'; "ач:чи.

4. Разработанный на основе анализа нове,Л-гкия буя на гоят-геккп уетод расчёта погрешностей БЕ позволил впсрзие з судостроительной отрасли аттестовать рабочее средство измерения - ГЕ "Дельрии ". Произведение исследования погрешостей ЗБ позволяют нормировать точность кз волнения при проведении испытаний су,!,оз.

5. Разработай Г£> для проведения коро/со.цнкх испыталиГ су,.с:з - "Дельфин" и спроеятярсвача "Слстеиа изкерсн/я параметров ао*йЗная" /.ля проведения акустически испытания, с поморью ¿Ь ароье, ¿кы натурные испытания двух судов.

6. Показано, что принцип из..:еро:-:;:я волнении с помощью буя с гидростатически*: датчиком давления икеег преимущества по срс;:-:с-:глю с другиш принципа:.-!, использ/еььгш для разработки волйогр-и"ов, ,:рж.:еня-е:дк при натурнкх испытагимк судов, ".то подтверждено результотс^-д •сравнительных натурных, испытании разлкч :дс волнографов, а таг/е т.:сспе-риментальныка исследованиями динамических ¿«¿«иггеристя* гидронстркчес-ких Еертушек, испо/.ьзуежх в качестве датчиков в некоторых 71.

осношле :.1лтзршу работа ошт:.!жолл;п р сл^ьрре. рлгоглх лттгорл

1. Груб а.С., Грязин Д.Г., Андреев К.Н. ьчяшлекснао натурные испытания сейнера - траулера "Дальнереченсх". - Судостроительнгя промышленность. Серия проектирование судов, н,- тех., сб. вып. 18 Л.1991. с.43-57.

2. Гр.<:зин Д.Г. Автономный волнеиерннй бта для чотэеходшх испытаний суд оз. - Судостроительная промышленность. Сер::я проектирование судов, н.- тех. сб. яып.18 Л. 1991. с. 57-62.

3. Грязин Д.Г. Золнограц' лля обеспечения мореходных испытаний судов. Приборостроение Й? 9-10 С.Пб. 1993. с. Ч5-5г.

Подписано к печати 24.03.95 г.

Объек I п.л. Бесплатно

Заказ 62

Тираж 100 экз.

Ротапринт. ИМ). 190000, Санкт-Петербург, пер.Грввцог«., I1.