ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ КАНАЛ МАРИНПО (итоги 20-летней эксплуатации)
Владимир Белов, кандидат технических наук, главный конструктор МариНПО, Калининград

В 1979 г. в Калининградском Морском научно-производственном объединении по технике промышленного рыболовства (МариНПО) был введен в эксплуатацию большой гидродинамический канал (гидроканал) для проведения исследований в области гидродинамики орудий промышленного рыболовства, подводной техники и других технических средств освоения океана, в том числе гидродинамики судов.

Строительство гидроканала длилось десять лет и сегодня он является одним из крупнейших сооружений подобного типа в мире (рис. 1).

Основные габаритные размеры гидроканала составляют (LxBxH) — 35.0х9.5х12.0 м; рабочий участок (LxBxH) — 14.0х3.0х2.5 м. В гидроканале циркулируют 900 т воды со скоростью от 0.05 м/с до 3.4 м/с. Гидравлический тракт гидроканала выполнен аналогичным аэродинамическим трубам с пространственным конфузором (200 т воды удерживаются вакуумом ).

Рабочий участок, открытый сверху, имеет 18 иллюминаторов размером 1.5х0.6 м, установленных по всем стенкам рабочего участка, и один большой 6.0х2.0 м, установленный в боковой стенке. Неравномерность поля скоростей во всем объеме рабочего участка — не более 1.0-3.0%, степень начальной турбулентности потока не превышает 1.25%. Максимальная затрачиваемая мощность электропривода составляет 140 кВт, (установленная —250 кВт) при V=3.4м/с.

Качество потока в рабочем участке позволяет проводить в нем количественные исследования почти по всем аспектам морской техники. Гидроканал оборудован съемным волнопродуктором для создания поверхности волн, буксировочной тележкой, двигающейся вдоль всего рабочего участка, и устройством в нем стратификации течения.

В прошедшие годы с помощью гидроканала был выполнен большой объем научных исследований, в первую очередь по орудиям рыболовства.

Были исследованы: гидродинамика нитей, тросов и канатов; плоских и объемных сетных конструкций, в том числе тралов; распределение течения (полей давлений) внутри сетных конструкций; инерционные характеристики (присоединенные массы) сетных конструкций; динамика управления траловыми комплексами и многое другое.

Проведены исследования по гидродинамике ставных неводов, садков, ловушек и других сооружений марикультуры, в том числе в условиях поверхностного волнения.

По заданиям проектных институтов и специальных КБ был проведен большой объем исследований по гидродинамике плавучих буйковых станций и буксируемых одно- и многомодульных подводных аппаратов различного назначения с учетом качки буксировщика; по устойчивости на течении буровых платформ, а также их посадке на сложные каменистые грунты. Были исследованы возможности подъема АПЛ "Комсомолец" и отдельно — его спасательной камеры.

По результатам проведенных в гидроканале работ готовится к выпуску "Справочник по гидродинамике нитей, сетей и орудий лова", в котором будут изложены как теоретические, так и экспериментальные материалы исследований. Кроме того, по этому вопросу готовится к печати курс лекций для студентов, аспирантов и специалистов промрыболовства.

Результаты исследований публиковались в периодической печати, трудах научных конференций и в научных отчетах. Наиболее значительные результаты патентовались (в том числе за рубежом) и воплощались в конкретные конструкции.

Например, поиски решений по снижению гидроупругих колебаний в потоке кабель-буксиров и их гидродинамического сопротивления привели к созданию новой системы управления тралом. Траловые доски, управляющие устьем трала, заменили вращающимися ваерами (буксирные канаты), которые обладают качеством гибких роторов. Вращение ваеров вокруг своей оси создает боковую гидродинамическую силу (эффект магнуса), заменяющую распорную (подъемную) силу траловых досок. Эта система способна не только управлять устьем трала, но и менять глубину хода трала под водой.

Если вместо траловых досок поставить жесткие роторы, вращение их могут обеспечивать те же вращающиеся ваера. Для вращения канатов на палубе судна устанавливают гидромоторы. Изменяя обороты вращения канатов, можно управлять величиной распорной силы. Коэффициент качества такой системы в 8-10 раз выше, чем у траловых досок. Система высокоэкологична, экономит 25% мощности главного двигателя траулера, позволяет управлять тралом при очень малой скорости буксировки (обычно в этом случае применяют траловые доски до 12-14 м² каждая).

Эта новая система является системой будущего. Она была испытана в море на траулерах разной мощности, но пока еще не нашла практического применения из-за смелости своего решения и определенного консерватизма рыбаков.

Исследования турбулентного шума, вызываемого гидроупругими колебаниями нитей в составе сетной оболочки трала, привели к созданию трала с заданным спектром шума. На основе экспериментов была разработана теория расчета акустического поля трала, позволяющая создавать конструкцию трала с разной акустической активностью в разных участках.

Учитывая особенности реакции рыб на те или иные звуковые раздражители, создание таких тралов может со временем решить не только проблемы увеличения уловистости, но и селективных качеств тралов. Многое зависит от того, насколько полно наука располагает данными об акустической активности рыб. Поэтому сегодня необходимо привлечь внимание биологов к решению этого вопроса, чтобы ускорить внедрение таких тралов в промышленность.

Поиск путей стабилизации плавучих буйковых станций в условиях наличия подводных течений привел к созданию специальной конструкции, позволяющей полностью убрать вращение и колебания буйковых станций в потоке воды. Такого рода конструкции могут также полностью убрать вибрацию цилиндрических опор морских буровых платформ. Разработана конструкция стержней, у которых полностью отсутствуют гидроупругие колебания даже при больших скоростях потока, что особенно важно при конструировании перископов подводных лодок.

На основе многочисленных исследований в гидроканале были созданы более современные методические пособия по многим аспектам проектирования и эксплуатации орудий лова. Например, методики моделирования траловых комплексов в лабораторных и полунатурных условиях (водоемах), методика автоматизированного расчета формы и других параметров тралов и сетных оболочек, методика расчета параметров формы кабель-буксиров, в том числе вращающихся, а также буйрепов глубоководных буйковых станций.

Исследованы вопросы гидродинамики замета кошельковых неводов при наличии океанических подводных течений с различными эпюрами распределения течения по глубине.

Кроме научной деятельности в гидроканале проводились и проводятся занятия со студентами ВУЗов г. Калининграда и специалистами промрыболовства. Необходимо отметить, что нет другой такой специальности, где производитель не видел бы орудий своего труда, так как все, чем рыбак ловит рыбу, находится в толще воды и скрыто от его глаз. Поэтому занятия с показом работы орудий лова под водой, настройки его, возможных аварийных ситуаций и способов их ликвидации оставляют в памяти определенный отпечаток, который потом на промысле может быть воспроизведен.

Двадцатилетний опыт эксплуатации гидроканала показал, что он является универсальной установкой в области экспериментальной гидромеханики и может успешно конкурировать со многими другими установками, в том числе с опытовыми бассейнами и даже аэродинамическими трубами.

Имеющееся измерительное и другое экспериментальное оборудование, возможность визуализации течений, фото и видеосъемка гидродинамических полей вокруг исследуемого объекта позволяют проводить даже такие исследования, далекие казалось бы от основной тематики, как, например: аэродинамика автотранспорта и отдельных видов авиационной техники, когда скорость ветрового потока не превышает 200 м/с; распределение ветровых потоков при градостроительстве.

Сегодня в гидроканале проводятся исследования по созданию новых промысловых схем рыболовных траулеров; новых тралов с улучшенными параметрами сетной оболочки, в том числе с "зеркальной" (квадратной) ячеей; унификации конструктивных особенностей траловых досок с целью повышения их маневренных и гидродинамических характеристик; продолжаются работы по совершенствованию конструкций так называемых акустических тралов и многие другие исследовательские работы.

Однако в связи со сложившейся обстановкой в науке (снижение объемов финансирования) загрузка гидроканала не превышает 35% его потенциальной возможности.

Поэтому специалисты МариНПО готовы сотрудничать со всеми научными и проектными институтами, а также предприятиями, в том числе оборонной промышленности, океанологами, нефтянниками и другими специалистами в проведении экспериментальных исследований в гидроканале