论科学技术引导对舰船研制的作用（下篇）

发布日期： 2021-12-09 来源：弗•谢•尼基金 心系舰船 访问量：

 

当然，对于属于国防订货对象，则其科学技术引导任务的规模就更大些。但是解决好这些任务亦都是从科学家和专家的每日劳动成功的积累而获得的。在他们的大多数人面前有时候只是面对一个很窄方向的研究任务。而正是它们最终成为推进进步、发展的发动机。所有这些的探索、研究和试验都可在克雷洛夫中心的论文集（Труды Крыловского государственного научного центра）中找到对它们的反映。因此当您手里有了这本刊物时，可把它看作是最为全面了解克雷洛夫国家科学中心在科学技术引导方面工作事例的客观汇编，它不仅揭示克雷洛夫中心的工作性质，也显示当代俄罗斯处理舰船建造业的关键性特点。

请注意论文集发表的不少研究部分是奉献给民用船舶建造的。这一重要事实确认在某些领域，民用船队已经赶上海军舰队，如果不是超过后者，也至少已具备可提供有充分经济论据、商业有利、建造工艺亦属高水平的解决措施。这里首先指的是在自动化和可靠性，防火和防爆安全性，可维修性，节省燃油、航行安全，推进组合体等领域。例如，舰船推进器的研制是克雷洛夫中心的关键性强项之一，中心在这方面属于世界级水平。这首先指的是舰船各种类型的定距桨。值得指出的是在超过20年的时期内，克雷洛夫中心一直是ABB公司从未变更的合作者，其结果是该公司供应给各类船舶电动桨舵组合体配置的俄罗斯供应的螺旋桨就是由克雷洛夫中心设计，“小星星修船中心”制造。中心提供的服务质量可用这一事实说明，历经长期使用（约10年），船东要为自己的船舶续订新螺旋桨时，仍然要求提供克雷洛夫中心研制，而性能却又有改进的螺旋桨。设计方法的不断改进使得克雷洛夫中心能胜任此项任务。

克雷洛夫中心在喷水推进方面的成就相当显著，却鲜为人所知晓。俄罗斯海军所使用的喷水推进就是克雷洛夫中心杰出的研制成果。例如设计号为“货栈”（Буян）的小型导弹快艇就配置了中心具有专利的小型喷水推进器。类似的推进器拟用于新型的水面舰艇和潜艇（图4）。

图4 克雷洛夫中心设计制造的推进器

从发表本文的论文集里还可发现论述一系列重要问题的文章，它们涉及推进器设计和船舶航行阻力。桨舵组合体的支架阻碍水流的问题亦获得很好解决，并提出如何改善工作于非单一介质流场中螺旋桨支架的设计问题。

探讨人为制造桨叶表面粗糙度螺旋桨模型进行水动力试验的特点。研究还表明需根据桨叶的负荷选择性的使用该方法，对重负荷螺旋桨则不宜采用它。

对给定的直径、推力和来流水速下工作的螺旋桨，确定出保有可接受推进效率的允许期降低转速的界限。

在论文集的船舶原理和结构力学部分刊登的一篇论文是概述我国以至全世界都在关注研究的合成材料弹性接头的结构型式，它的材料选择及其应力–应变计算方法，强度和耗散特性（диссипативные характеристики），同时还指出制造和预报这种接头特性方法的进展情况及其适用范围。指出在研制用合成材料制作接头时，有必要采用数学模拟这种弹性接头的耗散 – 硬度和强度特性。指出在为弹性接头选择其组成成分和采取加强筋结构的弹性接头时，出现的最大问题是如何获取其环境介质的温湿度以及因弹性耗散而导致其周期性变形对材料强度特性影响的可靠试验数据。现实的情况是研制新型合成材料弹性接头的先决条件完全具备：粘结和加强筋材料品种在不断扩大，通用性的程序系统正在积极发展，推广聚合物材料的需求亦愈来愈增长，哪怕是过去未曾应用过它们的领域，也对它产生兴趣。因此可以期待出现更为深刻的预报这类结构隔离振动特性的方法。

制订出新的用于评估工作于低温条件下的海洋结构的极限强度的脆性和粘性破坏的综合性衡准。已经获得证明，使用新的极限强度综合衡准，既可保证提高计算的精确性，也为海洋工程正确选择材料、制造工艺和采取合理结构创造了必要的条件。基于所制订的结构脆性和粘性损坏的新衡准，创建出基于直接计算法的计算海洋结构极限强度方法的新思路。这一思路成为研制航行于极区船舶及海洋结构物全面保证其可靠性，使用安全性以及结构建造工艺的重要基础。

利用疏水涂层是考虑到它具有的浸湿效应，于是专家们利用它作为一种降低舰船船体航行水阻力的一种方法。但试验研究的结果却相当地互相矛盾，按所获得降低阻力的效果看，与传统的涂层比较，它们相互间的差别竟达5 - 50%。为研究此问题，在克雷洛夫中心的深水池对传统的涂层与斥水的（不吸水）涂层进行系统的比较试验。试验表明当涂以不同涂层的圆盘，其摩擦阻力变化最主要的是由于所研究表面粗糙度的单元高度改变而引起的。由此可以确认涂抹于舰船船体表面的疏水涂层并没有导致其摩擦阻力降低的性质（图5）。

图5  疏水涂层的效果研究

论文集的第二部分是阐述船舶及其系统的设计问题。所进行的理论研究可用于把研究具有流线型整体外壳的地质探测声呐基阵动力学数学模型修改得更为正确些。基于该数学模型，制订出协调控制所有地质探测声呐基阵导流罩的算法语言。发表于该论文的控制所有声呐基阵的算法语言方案提出这样的自动化控制系统应设置于拖带这些基阵的船上，且它应该是唯一的控制系统，无需再组织复杂的多个控制信号，这样就便于实现控制（图6）。

图6 地质探测声呐基阵装置系统图

克雷洛夫中心完成的相当重要的一部分研究载于该论文集的第三部分 – “船舶动力装置”。多年来对船舶电力系统的一些组件的设计和研制使得克雷洛夫中心迈上了新水平。中心所属企业已为船舶设备自主生产出一些组件，从而促进船舶设计与建造推广应用新的科学成果以及加速其创新的进程。包含于这部分的论文正是介绍了它们，并引述了有关22220型电力推进破冰船的电力推进计算模型的信息。利用该模型可在船舶技术设计的初始阶段就可对处于不同工况下电力机械的实际电力传递运行情况进行研究和分析。论文详细描述了组成模型的分系统及其组件，给出静态和过渡工况的曲线图表。这些图表显示电力推进的电力机械过程的特性（图7）。

 图7 电力推进船的设备布置线路图

研究基于斯特林发动机循环原理工作的发动机表面热交换的主要要求，给出线路图并指出与热物理过程有关的问题。建议提高发动机加热外圈的热交换效率。

在“舰船物理场”一章中探讨了波段谐振吸振装置对管状结构振动的影响。安装吸振装置可导致该结构振动频谱的低频谐振最大值的降低。该工作的结果可用于制订降低水面舰船和潜艇振动及噪声建议。

此外，亦提出可与自主式无人潜水器组织信息交换的方法建议，其目的是为了提高舰船对所携带的这类无人潜水器的使用效能。

论文集以下一篇论文结束该文集，它是叙述解决气瓶排干问题最佳工艺的探索过程。为此专门建立了由气瓶模型、流量计、压力表、调节阀和连接管路组成的试验台，气瓶模型的一部分是由玻璃管制成，以便在试验台上观察其排干过程。在气瓶模型内固定一根钢管，在其上固定以“旋流器”和用细毛纺线制作的信标。在试验进程中发现欲达到热交换过程的最大加速，就需要确定出“旋流器”在气体管道中的最佳布置方案。采用旋转气流的方法就无需在工厂试验台对气瓶进行旋转操作以排干气瓶的内表面，从而节省维修气瓶的费用。采用“旋流器”这一新的排干放方法很有效，建议推广其应用于船舶修理厂。

考虑生产需要的科研很快就能获得对其效益的证明。但是为了保障我国的国防能力和赢得世界强国称号的高度威信，这是不够的 – 重要的是对未来事件的预见。正是为此目的，我们从研究制订舰船的战役–战略，经济以及其他基本要求出发，就开始对这些舰船展开科学技术的引导工作，一直到解决好所有这些具体、个别的任务为止。所有这些均属于克雷洛夫中心的专长范围，它们都在克雷洛夫中心科技人员所从事的科研事业中得到反映，并且都能及时的发表于中心出版的论文集，因此我们才提请大家对其给予关注。

翻译：严宝兴

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