МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

УРОКА

Автор:

преподаватель Ферафонтова М.А.

Санкт-Петербург 2020

План открытого урока

в группе 329

по МДК 01.01 Технологическая подготовка производства в судостроении

По завершении занятия студент должен

знать:

• назначение модельных испытаний судна;
• типы опытовых бассейнов;
• правила пересчета сопротивления с модели на натуру;

уметь:

• проводить пересчет результатов модельных испытаний на натуру.

Ход занятия

Развернутый план занятия

1. Вступительное слово преподавателя о важности и необходимости проведения модельных испытаний судов на этапе проектирования:

Судно движется по воде, и эта среда оказывает его движению сопротивление. Для определения сопротивления судна воде с максимальной точностью проводят модельные испытания. Испытание моделей в опытовых бассейнах является одним из основных способов изучения вопросов ходкости, управляемости и мореходности судов.

2. Актуализация опорных знаний:

1. Что называется ходкостью?

а) способность судна двигаться с заданной скоростью при определенной мощности главных двигателей;

б) способность судна сохранять заданное направление движения;

в) способность судна оставаться на плаву, сохраняя в достаточной степени остойчивость, при затоплении одного или нескольких отсеков.

2. Какие внешние среды оказывают сопротивление движению судна?

а) земля и вода;

б) воздух и вода;

в) ветер и волны.

3. Какие противоположно направленные горизонтальные силы действуют на судно при его движении?

а) сила тяжести и сила поддержания

б) сила сопротивления воды и тяга винтов

в) сила поддержания и сила сопротивления воды

4. Из каких составляющих состоит полное сопротивление воды?

а) сопротивление формы, трения, шероховатости;

б) сопротивление формы, трения, волны;

в) сопротивление воздуха, трения, волны.

5. Чему равно остаточное сопротивление?

а) Rтр + Rф;

б) Rвозд + Rв;

в) Rф + Rволн;

6. Почему сопротивлением воздуха пренебрегают?

а) из-за его незначительной величины;

б) невозможно определить;

в) не оказывает влияние на движение судна.

3. Изложение нового материала

Типы опытовых бассейнов

В то время как сопротивление трения можно сравнительно точно определить расчетом, остальные две составляющие определить весьма трудно из-за отсутствия достаточно надежных расчетных методов по вычислению коэффициентов волнового сопротивления и сопротивления формы.

 Остаточное сопротивление можно определить с максимальной точностью только модельными испытаниями. Модели судов буксируют в опытовых бассейнах, представляющих собой каналы (или чаши), заполненные водой. Во время буксировки модели с определенной скоростью замеряют сопротивление воды, которое затем пересчитывают на натурное судно.

Существуют два основных типа опытовых бассейнов, отличающихся способом буксировки модели.

Бассейны первого типа (так называемые динамометрические) оборудованы самоходной тележкой, к которой крепится буксируемая модель. Скорость движения тележки и модели назначается при каждом пробеге. Сопротивление модели регистрируется с помощью специального динамометра.

Опытовые бассейны этого типа наиболее распространены. Они представляют собой заполненные водой до определенного уровня прямоугольные в сечении каналы, размеры которых колеблются в следующих пределах: длина 100—1000 м, ширина 5—15 м, глубина 1,5—8,0 м. Специальные устройства осуществляют начальный разгон и торможение тележки, движущейся по рельсам вдоль канала, а также регулируют ее движение на рабочем участке, где скорость должна быть постоянной. В бассейнах такого типа помимо определения сопротивления воды движению исследуются другие мореходные и эксплуатационные качества судна (влияние качки, волнения и мелководья на ходкость, изменение посадки в этих условиях, устойчивость на курсе и поворотливость судна и т. п.).

В бассейнах второго типа, которые принято называть гравитационными, движение модели осуществляется с помощью падающего груза и бесконечного троса, натянутого на два колеса, расположенных по концам бассейна. 

В этих бассейнах сопротивление модели оказывается равным массе опускающегося груза (с учетом сопротивления трения буксировочной системы и передаточного отношения блоков), а результирующая скорость движения измеряется с помощью специальной аппаратуры. Основное преимущество бассейнов второго типа — их небольшие размеры н меньшая стоимость оборудования; основные недостатки — ограниченные возможности для исследовательской работы, меньшие удобства при наблюдении за моделями и невозможность достигнуть достаточно большой скорости их движения.

Масштаб модели зависит от размеров судна, размеров бассейна и скорости буксировки и выбирается из условия отсутствия влияния стенок и дна бассейна на результаты модельных испытаний. Перед началом испытаний модели задают нужную посадку, которая обеспечивается размещением дополнительного балласта.

4. Испытания судов в бассейнах (показ видеофильма)

5. Кроссворд

1. Из какого материала делают модели судов в современности?
2. Из какого материала делали модели судов в прежние времена?
3. Как называется уменьшенная копия судна?
4. Как называется инструмент, которым измеряют сопротивление модели воде?
5. В какой стране находится самый большой в мире опытовый бассейн?
6. Как называется место, где изготовляют модели судов?
7. Имя какого выдающегося кораблестроителя носит НИИ по испытанию моделей судов в Санкт-Петербурге?
8. На чем крепятся модели во время испытаний?
9. Как называется место проведения испытаний моделей?
10. В какой цвет преимущественно красят модели судов?

6. Пересчет результатов модельных испытаний на натуру

Остаточное сопротивление можно определить с максимальной точностью только модельными испытаниями. Модели судов буксируют в опытовых бассейнах, представляющих собой каналы (или чаши), заполненные водой. Во время буксировки модели с определенной скоростью замеряют сопротивление воды, которое затем пересчитывают на натурное судно. Модели изготовляют из дерева или парафина с воском на деревянном каркасе. Масштаб модели выбирают таким, чтобы длина ее была в пределах 2—8 м. Чем крупнее модель, тем точнее результаты испытаний.

7. Решение задач

Задача 1. Модель судна длиной l = 10,0 м при испытании в бассейне со скоростью υм = 5 м/с имела остаточное сопротивление rост = 12 Н. Найти соответствующую скорости хода модели скорость хода судна V и определить остаточное сопротивление судна Rост, если длина судна L = 160,0 м.

Задача 2. Модель судна, длиной l = 12,0 м, при испытании в бассейне со скоростью υ = 4 м/с имела полное сопротивление r = 130 Н. Определить остаточное сопротивление. Площадь смоченной поверхности модели ω = 21,3 м2. Коэффициент трения модели ξтр.м = 2,5*10-4.

Задача 3. Определить длину, ширину, осадку и объемное водоизмещение модели, если известны главные размерения судна: L =140 м; B = 24 м; T = 6 м; δ = 0,7; λ = 20.

Преподаватель  ___________________/ М.А.Ферафонтова