![Page 1: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/1.jpg)
Варна, 2014
БЪЛГАРСКА АКАДЕМИЯ НА НАУКИТЕ
ИНСТИТУТ ПО МЕТАЛОЗНАНИЕ, СЪОРЪЖЕНИЯ
И ТЕХНОЛОГИИ С ЦЕНТЪР ПО ХИДРО- И
АЕРОДИНАМИКА
СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА
ХИДРОДИНАМИЧНА ОПТИМИЗАЦИЯ НА
ЕКСПЛОАТАЦИОННИТЕ КАЧЕСТВА НА
КОРАБИ И ПЛАВАЩИ СЪОРЪЖЕНИЯ
![Page 2: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/2.jpg)
Идентификация на елементите на
проекта, основни обекти на
хидродинамични изследвания
Винто-
рулеви
комплекс
Системи
за
стабили-
зация
Корпус
Подрул-
ващи
устройс-
тва
Носова
част на
корпуса
Пасивни
стабилизатори
(скулови килове)
Активни
системи за
стабилизация
Рули
Гребни винтове
Задвижващи
колонки
Водометни
движители
Кронщейни
Форма
Килове
Скегове
Ниши
Тунелен тип
Азимутни
Помпи
Алтернативна
форма и
размери на булба
![Page 3: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/3.jpg)
Дълбоководен
буксировъчен
басейн
Плитководен
буксировъчен
басейн
Кавитационна
тръба
Открита
експериментална
акватория
Маневрено-
мореходен басейн
Аеродинамична
тръба
Обобщена структура на
експерименталните съоръжения на ЦХА
![Page 4: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/4.jpg)
Индекс за енергийна ефективност на
корабите
Една от основните цели на
хидродинамичната оптимизация е
постигането на икономия на мощност
на ГД и резултантно снижение на
вредните емисии при запазени
останали показатели на проекта
SFC –специфичен разход на гориво;
CF - коефициент на конверсията „гориво/СО2“
![Page 5: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/5.jpg)
Иновационни пропулсивни системи за
икономия на енергия
Photo by courtesy of Becker Marine Systems GmbH&Co.KG
Монтирането на пропулсивни устройства от типа на
направляваща потока пред основния движител дюза ,
патент на фирмата Becker Mewis Duct® в съчетание (или
без) със система крилен стабилизатор Becker Twisted
Fin® осигурява икономия на мощност при еднакви други
условия. Това се потвъждава от проведените досега в
ЦХА моделни изпитания на повече от 20 проекти на
кораби по поръчка на фирмата. Понастоящем
изследванията в това направление продължават по
договорена дългосрочна програма.
![Page 6: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/6.jpg)
Иновационни пропулсивни системи за
икономия на енергия
Винто-рулевия комплекс тип “Promas” на фирмата
Rolls-Royce AB© , който редуцира загубите от
завихрянето на потока зад гребния винт дава
възможност за намаляване на потребляемата
мощност на ГД, което също се потвърждава с
резултатите от съответните експерименти в ЦХА.
Photo by courtesy of Rolls-Royce AB©
![Page 7: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/7.jpg)
Иновационни пропулсивни системи за
икономия на енергия
Използването на гребни винтове с усъвършенстван
профил на лопатките, разработен от фирмата Stone
Marine Group е предпоставка за подобряване на
пропулсивните качества на кораба.
Photo by courtesy of Stone Marine Ltd.
![Page 8: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/8.jpg)
Влияние на диферента върху разхода
на гориво
През последните години активно се извършват
хидродинамични изследвания с цел определяне
на изменението на необходимата мощност при
варианти на диферентовка на кораба.
В ЦХА се провеждат систематичи моделни
изпитания в това направление и за
преобладаващата част от изследаните кораби
резултатите потвърждават наличието на подобна
възможност за конкретни режими на плаване.
![Page 9: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/9.jpg)
Хидродинамична оптимизация на
формата на корпуса
Яхта Купа на Америка
Матрицата на изпитанията
се състои от 38 варианта на
физическите модели.
Получените резултати от
измерванията са използвани
във VPP на яхтата.
![Page 10: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/10.jpg)
Хидродинамична оптимизация на
формата на корпуса
Ветроходен кораб „Royal Helena”, построен от МТГ
„Делфин“-Варна
Разпределение на налягането по корпуса Вълнова картина на обтичането на
корпуса
1
Области на корекция на формата
![Page 11: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/11.jpg)
Хидродинамична оптимизация на
формата на корпуса
Компютърни симулации и моделни изпитания, осъществени за оптимизация на
подводната част и на системата за стабилизация на бордовотом клатене на мега-яхта
Район на активния стабилизатор на бордовото клатене
![Page 12: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/12.jpg)
Проектиране и оптимизация на
характеристиките на водометни движители
Числени и моделни изследвания Проектиране на водометен движител
и изработване на моделен прототип
Тягови характеристики
Профили на осевите скорости
0
1
2
3
4
5
6
7
8
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40y, mm
Vx, m
/s
20 25 30
35 40
Скоростно поле зад
дюзата
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42n, rps
FD, N
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
T, N
Fn=0.4 Fn=0.45 Fn=0.5
Fn=0.55 fn=0.6 Fn=0.65
Fn=0.7
![Page 13: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/13.jpg)
Кавитация на рули и
измерване на налягането по
хордата на профила
Определяне на режимите
на кавитация на ГВ
Cavitation-inception Diagram
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 0.95 1.05 1.15 1.25Js
sn
TipVortex cavitation Suction side-sheet cavitation Pressure side cavitation Test condition
Диаграма на зоните на
кавитация на ГВ
Изследване на условията на работа на
корабни движители, рули и стърчащи части
Изследване на случаите
на кавитационна ерозия
![Page 14: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/14.jpg)
Изследване на условията на
работа на ГВ зад корпуса Експериментално определяне на момента на
вала на ГВ в аксиален и в кос поток
1
2
3
5
6
4
Измерване на налягането по корпуса в район на движителите
PS CL
0
50
100
150
200
250
-1 -0.5 0 0.5 1 1.5
m
Pq
,Pa A
B
C
S
h
a
f
t
c
n
t
e
r
l
i
n
e
P
3
P
1
P
5
P
6
Изследване на условията на работа на
корабни движители, рули и стърчащи части
![Page 15: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/15.jpg)
Моделиране на токовите линии в близост
до корпуса Определяне на упора и момента на вала
Изчисляване на упора и момента на ГВ и
характеристиките на обтичане на корпуса
Моделиране на вълнообразуването
![Page 16: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/16.jpg)
Изследване на управляемоста на кораба
на дълбока и плитка вода
I. Маневрени изпитания със
самоходни модели
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
0 20 40 60 80 100 120 140
Time [s]
Ro
ll a
ng
le [
deg
]
100%_UKC
35%_UKC
20%_UKC
10%_UKC
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40
y [m]
x [
m]
35%_UKC
20%_UKC
10%_UKC
100%_UKC
II. Маневрени изпитания с помощта на
планарен механизъм РММ
Експеримент
Компютърна симулация на
маневрите на кораба
Влияние на
плитководието
върху
циркулацията
на кораба
![Page 17: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/17.jpg)
Изследване на управляемоста на речни
тласкаеми състави и тласкачи
Измерена тяга на модел на състав в конфигурация
„Т+Б“ във функция от дълбочината и оборотите на ГД
Напречна сила на рулите на модел на
тласкач на БРП в зависимост от ъгъла на
прикладване и от оборотите на ГД
Модел на состава „Т+Б“ на БРП в плитководния басейн
на ЦХА
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
-30 -20 -10 0 10 20 30
X[kg]
RPS
h/T=5.75
h/T=2.0
h/T=1.5
h/T=1.2
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
-10 0 10 20
Y ]N]
RPS
-40-30-200.0-1010203040
H/T=5.75 Main rudders [deg]
![Page 18: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/18.jpg)
Моделни изпитания за определяне
поведението на сондажни платформи на
вълнение Полупотопена сондажна
платформа на Keppel
FELS
Изследвани дълбоководни платформи за добив на
нефт и газ
![Page 19: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/19.jpg)
Моделни изпитания за определяне
поведението на сондажни платформи на
вълнение
Полупотопена платформа на фирмата Exmar
Offshore Company, США - числено и физическо
моделиране
Tension in most loaded lines
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25
Significant wave height, m
MP
M L
ine f
orc
e, N
Line 1
Line 12
Theory
Сила в максимално натоварената
котвена връзка във функция на
значимата височина на вълната
![Page 20: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/20.jpg)
Моделни изпитания по проекти за
преустройсто на съществуващи кораби
Изходна форма на кораба:
- тип Ро-Ро
След преустройството:
- С добавени спонсони в
средната част за изпълнение
фукциите на ферибот
![Page 21: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/21.jpg)
Хидродинамични изпитания на научно-
изследователски кораби
Изследователски кораб за
университета XMU, Китай
Изследователски кораб тип RCRV, САЩ
1
2
3
4
5
6
Изследователски кораб тип OCRV
AGOR , САЩ
Точки на впръскване на
емулсия за визулизиране на
обтичанато на сонарната
ниша зад носовата част
Модифициране на кила с цел постигане
на необходимата курсова устойчивост
Кавитация на руля, J=0.5
![Page 22: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/22.jpg)
Управляемост на катамарани
I. Маневреност на тиха вода
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
0 5 10 15 20 25 30
time [s]
Head
ing
& s
teerin
g a
ng
les
[d
eg
]
12.512.5221.51.5
Вълни-солитони,
генерирни при критични
скорости и дълбочини
Изследване на влиянието на плитководието
II. Маневреност и курсова
устойчивост на вълнение
lambda 5.8m
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1
y [m]
x [m
] Циркулация на
катамарана на
насрещно
вълнение
-10
-5
0
5
10
0 4 8 12
Time [s]
Steering angle [deg] Yaw rate [deg/s] Course [deg]
Поддържане на курса на
насрещно вълнение
![Page 23: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/23.jpg)
Управляемост на катамарани
III. Числено изследване на управляемостта на катамарани
steering angle 20 deg
0
2
4
6
8
10
12
14
16
-4 1 6 11 16
yg [m]
xg[m]exp sim
-1
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
steering angle [deg]
yaw rate
[-]h/T=1.5
h/T=2.0
h/T=12.5
FnL
Fnh
Rt[N
]
E%
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
D
S
E%
Експеримент
Симулация
Вълнобразуване при движение с големи ъгли на
дрейф на плитка вода
![Page 24: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/24.jpg)
Неконвенционални моделни изпитания
Възстановка на
възможните условия за
авария на м/к “Хера”
Изпитания на ново счално
устройство на морски
ATB тласткаем състав
Изследване на условията на
авария на супертанкер на
пределно плитководие
Определяне на оптималните
характеристики на
течението в рибна ферма
![Page 25: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/25.jpg)
Изследване на ефективността на
възобновяеми източници на енергия
Устройство за утилизация
на енергията на течение в
р.Дунав
Пасивно устройство за
утилизация на енергията
на вълнението на
фирмата VICUS
Активно устройство за
усвояване на енергията
на вълнението
![Page 26: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/26.jpg)
Корабни програмни системи
ERS система за действия в
аварийни ситуации
Настолен маневрен
тренажор
![Page 27: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/27.jpg)
Проектиране и изследване на подводни
апарати
Числено изследване на обтичането на
корпуса на подводен апарат
Проектиране на системата за
задвижване и управление на
подводен мини-ROV
Rx
Rz
U
∞
![Page 28: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/28.jpg)
CAD/CAM системи за проектиране и
изработване на модели
5-координатен център с
ЦПУ за производство на
модели на гребни
винтове, дюзи, рули и
стърчащи части
2-координатна фрез-
машина с ЦПУ за
производство на корабни
модели с дължина до
12м
VISIR
- програмен пакет за
проектиране на модели
корабни движители и на
стърчащи части
Rhino MarineTM
и Orca 3D
- програмни пакети за
генериране на 3D модел на
корпуса
![Page 29: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/29.jpg)
Разпределение на научно-
изследователската дейност по държави
( Статистика за периода 2004 -2014г.)
КНР 4.41% Канада 0.05%
Финлaндия 0.17% Израел 1.70%
Испания 0.38%
Холандия 0.58%
Сингапур 5.77%
ЮАР 3.50%
Германия 16.59%
Великобритания 1.62%
Франция 2.44%
Белгия 5.54%
САЩ 29.02%
България 4.50%
Дания 5.91%
Турция 12.54%
Ю.Корея 4.22%
Норвегия 0.42%
Швеция 0.62%
![Page 30: СЪВРЕМЕННИ МЕТОДИ ЗА ... - tu-varna.bg · PDF fileна дълбока и плитка вода I. Маневрени изпитания със ... Offshore Company,](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020723/5a7188b97f8b9a9d538cf8bc/html5/thumbnails/30.jpg)
БЪЛГАРСКА АКАДЕМИЯ НА НАУКИТЕ
ИНСТИТУТ ПО МЕТАЛОЗНАНИЕ, СЪОРЪЖЕНИЯ
И ТЕХНОЛОГИИ С ЦЕНТЪР ПО ХИДРО- И
АЕРОДИНАМИКА
Благодаря за вниманието !