Подобие моделей кораблей - Википедия - Similitude of ship models

Вид капитана с мостика Порт Ревель супертанкер модель
Аварийная остановка супертанкера с буксиром сопровождения

Пилотируемые модели

Многие научные сотрудники, специалисты по гидравлике и инженеры уже более века используют масштабные модели, в частности, при буксировке цистерн. Пилотируемые модели маломасштабны модели который может переносить и переносить по крайней мере один человек на открытом водном пространстве. Они должны вести себя как настоящие корабли, вызывая у грузчика такие же ощущения. Физические условия, такие как ветер, течения, волны, глубины воды, каналы и причалы, должны воспроизводиться реалистично.

Пилотируемые модели используются для исследований (например, поведение судна), проектирования (например, планировки порта) и для обучения управлению судами (например, морских лоцманов, капитанов и офицеров). Обычно они в масштабе 1:25.

Подобие пилотируемых моделей

Во всем мире пилотируемые модельные школы решили применить закон подобия Уильям Фроуд (1810-1879) для своих пилотируемых моделей. Это означает, что гравитация считается преобладающей над другими силами, действующими на корпус (вязкость, капиллярность, кавитация, сжимаемость и т. Д.).

Таким образом, различные аспекты подобия можно определить следующим образом:

Физическое подобие

Подобие формы: Модель имеет точно такую ​​же геометрическую форму, что и настоящий корабль. Это означает, что все размеры длины (L) реального корабля делятся на один и тот же коэффициент - масштабный коэффициент. Дизайнеры Port Revel выбрали масштаб (S) 1:25, поэтому:

S(L) = 25 (меньше, следовательно, расстояние в 25 раз меньше)

В этом подобии сохранены пропорции (отношения между различными размерами корабля идентичны). То же самое и с блочным коэффициентом. Кроме того, углы являются отношением длины, поэтому они также идентичны исходным. Из этого выводятся масштабные коэффициенты площадей и объемов, а именно:

S2(L) = 252 = 625

S3(L) = 253 = 15 625

Подобие массы (M): Модель, используемая для обучения обращению с кораблем, должна не только напоминать оригинал, но и двигаться таким же образом, как и оригинал, при воздействии аналогичных сил. Следовательно, масштабный коэффициент для массы (M) и смещения такой же, как и для объемов, то есть:

S(М) = S3(L) = 253 = 15 625

Подобие сил (F): Если внешние силы на модели подобны, такие как формы, массы и инерция, движение модели будет подобным. Таким образом, можно показать, что силы (F) должны иметь тот же масштаб, что и массы и веса, поэтому:

S(F) = S(М) = 253 = 15 625

Подобие скорости (V): В соответствии с Froude Согласно закону, масштаб скорости - это квадратный корень из масштаба длины, поэтому:

S(V) = S1/2(L) = sqrt (25) = 5 (раз медленнее, чем в реальной жизни)

Подобие времени (T): Время - это расстояние (L) от скорости (V), поэтому:

S(Т) = S(L) / S(V) = S1/2(L) = sqrt (25) = 5 (раз быстрее, чем в реальной жизни)

Подобие силы (P): Поскольку мощность P = F x V, следовательно, S(П) = S(F) х S(V), так:

S(П) = S3(L) х S1/2(L) = S7/2(L) = 257/2 = 78 125

В заключение, выбрав масштаб 1:25 для длин и соблюдая закон Фруда, инженеры из Sogreah - Port Revel построили модели в 25 раз меньше, работая в 5 раз медленнее, но поскольку расстояния в 25 раз меньше, вещи происходят в 5 раз быстрее. Корабли в 78 125 раз меньше мощи.

Подобие маневров

Хотя модели должны быть в правильном подобии, этого недостаточно. На правильное воспроизведение маневров могут влиять и другие факторы, например, поле зрения, бортовое оборудование и ветер.

  • Во-первых, маневры на модели требуют тех же команд пилота, что и на реальном корабле. Единственная разница в том, что они выполняются на модели в пять раз быстрее, поэтому нет времени обсуждать их (на самом деле скорость работы такова, что капитан и рулевой меняются ролями каждый час, чтобы не утомляться). Это побуждает ответы становиться интуитивно понятными, но основанными на заранее оцененном, но гибком плане. Кризис в День 1 курса пилотируемой модели становится обычным делом к ​​Дню 3+, что должно быть хорошим определением тренировки.
  • Положение капитана дает ему реальный обзор с мостика. Он отдает приказы рулевому, который сидит перед ним и управляет колесом и двигателем.
  • Панели управления показывают обычную информацию (обороты двигателя, угол поворота руля, курс, бревно, скорость и направление ветра, опущенные скобы цепи). Эта информация отображается в реальных значениях, чтобы помочь обучаемому забыть, насколько это возможно, о том, что он находится на масштабной модели.
  • Корабли оснащены носовыми и кормовыми подруливающими устройствами и исправными якорями. И с этой точки зрения они ведут себя как настоящие корабли.
  • Буксиры управляются капитаном через дистанционное управление, и им управляет настоящий капитан буксира.
  • Что касается ветра, следует напомнить, что, поскольку коэффициент масштабирования скорости составляет 1 из 5, ветер в 10 узлов на озере эквивалентен шквалу в 50 узлов в действительности. Поэтому рябь на поверхности воды и движение листьев на деревьях являются ненадежными индикаторами. Поэтому скорость ветра и скорости судна, отображаемые на панели управления, очень важны для обучаемых. Однако озеро расположено в лесу в районе со слабым ветром, поэтому неконтролируемые ветровые воздействия сведены к минимуму.

40-летний опыт показал, что студенты быстро учатся управлять моделями так же, как и настоящими кораблями, которые они привыкли маневрировать.
Пилотируемые модельные упражнения способствуют хорошей ситуационной и пространственной осведомленности, отсутствие которой способствует большинству аварий и инцидентов.

Те, кто обучался обоим, утверждают, что масштабные модели дополняют электронные симуляторы. В то время как маневры с течениями, волнами, буксирами, якорями, кренами и т. Д. Более точно воспроизводятся на масштабных моделях, численные симуляторы более реалистичны, когда речь идет о среде моста.

Рекомендации

внешняя ссылка