Zespół laboratoriów obejmuje:

1) Basen modelowy

 

Wymiary basenu modelowego

Parametry

długość niecki basenu

40 [m]

szerokość wewnętrzna niecki basenu

4 [m]

całkowita głębokość basenu

3,75 [m]

głębokość do lustra wody

3 [m]

długość części dokowej

5,5 [m]

rozstaw torów jezdnych

4,27 [m]

długość obszaru pomiarowego

WYNIKOWA

 

 

Basen modelowy – oprzyrządowanie

 

1.1. Pomost holowniczy wraz z torowiskiem

 

a. Przeznaczenie pomostu holowniczego modelowego

Podstawowym zadaniem pomostu holowniczego basenu modelowego jest przeprowadzenie standardowych prób modelowych:

  • oporowych,
  • statecznościowych na wodzie spokojnej,
  • statecznościowych na fali,
  • dynamicznych na wodzie spokojnej,
  • dynamicznych na fali,
  • śrub okrętowych – pomiar momentu i naporu.

 

b. Charakterystyka techniczna pomostu holowniczego

 

Parametry

Masa pomostu gotowego do badań

~3 [t]

Zakres prędkości ruchu pomostu

0÷2,5 [m/s]

                regulacja ciągła prędkości pomostu

0,1÷2,5 [m/s]

                pełzanie pomostu

10 [cm/s]

                dopuszczalna fluktuacja ustalonej prędkości pomostu

± 3,2 [mm/s]

Max. przyspieszenie pomostu

±1 [m/s2]

Moc zainstalowana napędu

 

                stała

17,84 kW

                chwilowa

26,76 kW

Systemy hamowania pomostu

 

                układem napędowym

- 1 m/s2

                hamulcami elektrohydraulicznymi w trybie awaryjnym

- 2 m/s2

                hamulcami naszynowymi

ok. – 3 m/s2

                zderzaki końcowe zamocowane na końcach torów jezdnych

ok. -5 m/s2

 
  • Sterowanie układami napędowymi realizowane jest poprzez falownikowy układ napędowy prądu przemiennego z silnikami serwo z pulpitu stacjonarnego lub kasety przenośnej.
  • Przyspieszenie (opóźnienie) pomostu kontrolowane jest poprzez system sterowania napedem.
  • Pomost zasilany jest poprzez prowadnik kablowy.
  • Układ jezdny stanowią 4 układy składające się z silnika, motoreduktora oraz zespołu koła jezdnego.

c. Konstrukcja nośna pomostu

  • Pomost holowniczy został wykonany jako konstrukcja platformowa (spawano-skręcana) z profili aluminiowych zamkniętych.
  • Konstrukcja pomostu ma kształt prostokątny. Podzielona jest na dwa (2) segmenty spoczywające na czterech (4) kołach jezdnych.
  • Wewnątrz pomostu w tzw. przestrzeni pomiarowej znajdują się szyny prowadzące, na których zamocowane będą urządzenia pomiarowe i pomocnicze. Po obu stronach segmentu pomiarowego konstrukcja nośna pomostu pokryta została demontowalną podłogą.
  • Na konstrukcji pomostu przewidziano pomocnicze uchwyty uniwersalne do mocowania oprzyrządowania pomiarowego.

 

 

 

1.2. Płytowy wytwarzacz fali

 

  • Płytowy, 8-mio segmentowy wytwarzacz fal regularnych oraz nieregularnych (zadane widmo falowania) o maksymalnej wysokości 0.25 m zaprojektowany i wykonany przez f-mę Edinburgh Design;
  • Uruchamianie oraz zadawanie fali zdalnie, z komputera za pomocą oprogramowania Njord;
  • Umożliwia generowanie następujących fal:

            - fale regularne;

            - fale nieregularne - predefiniowane lub zdefiniowane przez użytkownika widmo

            falowania (wbudowane standardowe widma: Pierson Moskowitz, ITTC, JONSWAP

            i Gaussian);

            - długie i krótkie fale załamujące się;

            - zogniskowane (skoncentrowane) fale do symulacji ekstremalnych zjawisk;

            - złożone fale z wielu połączonych stanów morza;

            - importowanie ze zbioru zapisu fali w czasie np. z boi pomiarowej;

            - fale generowane pod kątem;

            - fale w pełni zdefiniowane przez użytkownika.

 

1.3. Zestaw do pomiaru i rejestracji fali (f-my CTO)

 

  • Zestaw do pomiaru i rejestracji fali  składa się z trzech zasadniczych elementów:

            - sonda falowa;

            - urządzenie dopasowujące sygnał;

            - modem bezprzewodowy;

  • Zakres pomiarowy : wysokość fali:   250mm;
  • Rejestracja profilu fali regularnej i nieregularnej;
  • Możliwość montażu na koronie basenu lub na pomoście holowniczym;
  • Rodzaj sondy: oporowa.

 

1.4. Waga trójskładnikowa

 

Oś dynamometru X skierowana jest tak, że przebiegał wzdłuż basenu pomiarowego, natomiast oś Y w jego poprzek. Maksymalne mierzone wartości sił Fx i Fy  to ±200N.

Obrót modelu względem osi Z (YAW), wywołuje moment Mz , którego maksymalna wartość może wynosić ±40 Nm.

 Blok łożysk liniowych zamontowany w obrotowej głowicy maszynki sterowej umożliwia płynny ruch prowadnicy liniowej w osi Z. Na  końcu prowadnicy liniowej znajduje się ruchoma stopa, która mocowana jest do modelu pomiarowego. Przy pomocy maszynki sterowej można obracać model względem osi Z i ustawić kąt względem osi X z dokładnością do 1 stopnia.


Przemieszczenie górnej płyty wagi względem utwierdzonej dolnej (na ramie wózka) przenoszone jest za pomocą prowadnicy pionowej. Ma ona zakres ruchu ±150mm, a jej wahliwa stopa przytwierdzona jest do badanego modelu. Ruch pionowy prowadnicy umożliwia swobodne trymowanie modelu podczas prób modelowych oraz gdy przewidywane są badania z użyciem fali.

 

1.5. Dynamometr do pomiaru oporu

 

a. Zakres pomiarowy :

 

Zakres I   siła oporu                                       0-100N

Zakres II  siła oporu                                       0-200N

Zakres III siła oporu                                       0-500N

Zakres ruchów w kierunku pionowym          (Z) ±300mm

Zakres ruchów w kierunku poziomym          (X) ±150mm

Maksymalne przeciążenie eksploatacyjne    150% Fnom

Maksymalna statyczna siła boczna               100% Fnom

Przetwornik amplitudy ruchów pionowych   potencjometryczny 10kΩ

 

b. Przeznaczenie dynamometru

 

Dynamometr przeznaczony jest do prowadzenia badań oporu modelu na wodzie spokojnej oraz na fali regularnej i nieregularnej na basenie modelowym. Konstrukcja dynamometru umożliwia zainstalowanie go na pomoście holowniczym basenu modelowego oraz połączenie go z badanym modelem za pośrednictwem przetwornika tensometrycznego. Dynamometr zapewnia swobodę ruchu i pozwala mierzyć opór hydrodynamiczny modelu na wodzie spokojnej i fali. Dodatkowo możliwy jest pomiar nurzania modelu.

 

c. Budowa i zasada działania dynamometru

 

Dynamometr pozwala na pomiar oporu hydrodynamicznego za pośrednictwem wymiennego tensometrycznego przetwornika siły o różnych zakresach pomiarowych. Pozwala to na dobór  przetwornika o optymalnym zakresie  spodziewanych wartości siły. Pozostałe elementy dynamometru pozwalają na takie połączenie pomostu holowniczego z modelem aby maksymalnie zmniejszyć jego wpływ na badany obiekt i jednocześnie zapewnić niezakłócony pomiar w osi holowania.

Do podstawowych elementów dynamometru należą:

  • system mocowania dynamometru do pomostu holowniczego,
  • korpus z wysuwanym elementem umożliwiający swobodne przemieszczanie badanego obiektu w osi pionowej,
  • stopa dynamometru mocowana do badanej próbki zapewniająca swobodę kołysań badanej  próbki oraz niewielką swobodę w osi poziomej, poprzecznej do kierunku holowania,
  • system amortyzacji wzdłuż osi pomiarowej zapewniający łagodzenie chwilowych przeciążeń w   czasie rozpędzania i hamowania pomostu holowniczego oraz w czasie prób na fali,
  • tensometryczny przetwornik pomiarowy,
  • linkowy przetwornik przemieszczenia do pomiaru nurzań.

 

 Z uwagi na fakt, że dynamometr zapewnia stosunkowo dużą swobodę przemieszczania badanej próbki wymagane jest zastosowanie dodatkowych urządzeń pozwalających na utrzymanie go w osi holowania przy zachowaniu minimalnego wpływu na wielkość mierzoną. W najczęstszym przypadku są to dwie prowadnice dziobowa i rufowa osiujące badaną próbkę w kierunku holowania. W celu dodatkowego zabezpieczenia dynamometru przed przeciążeniami zaleca się w przypadkach to umożliwiających zastosowanie dodatkowego hamulca pozwalającego silniej związać próbkę z pomostem holowniczym  w trakcie rozpędzania i hamowania a także w ewentualnych stanach awaryjnych.

 

1.6. Dynamometr do badań modeli śrub okrętowych

 

Zakres pomiarowy :

 

Moment na wałku pomiarowym:                  ±5Nm

Napór:                                                            ±200N

Obroty na wałku pomiarowym                     ±2000obr/min

Max. zanurzenie  osi wałka pomiarowego   300mm

(co odpowiada wymaganiom ITTC dla modelu o średnicy 200mm)

 

1.7. Wyważarka - urządzenie do pomiaru i obliczeń środka ciężkości i momentu bezwładności

 

Dane techniczne:

- maksymalna szerokość wyważanych modeli          Bmax = 0,5 m

- maksymalna długość wyważanych modeli             Lmax = 3 m

- nominalna masa wyważanych modeli                    Δnom = 200 kg

- maksymalna masa wyważanych modeli                 Δmax = 300 kg

 

1.8. Systemy do akwizycji sygnałów pomiarowych

 

Nowoczesne systemy składające się z:

  • Kasety bazowej (PMX f-my HBM oraz DNA-PPC8-1G f-my United Electronic Industries), która umożliwia, wraz z zastosowanymi modułami rejestrację sygnałów napięciowych analogowych, różnicowych do obsługi mostków tensometrycznych, liczników uniwersalnych, portów szeregowych itp. Transfer danych odbywa się za pomocą Ethernetu przewodowego lub bezprzewodowego.
  • Specjalistycznego oprogramowania do tworzenia aplikacji pomiarowych (Catman f-my HBM oraz DasyLab f-my MeasX)

 

1.9. System oparty na szybkich kamerach do określenia położenia badanego obiektu 6D

 

System przechwytywania obrazów Qualisys składa się z cyfrowych urządzeń do przechwytywania obrazów (kamer) oraz przyjaznego użytkownikowi, opartego na oknach oprogramowania (QTM). Markery odblaskowe, które odbijają światło podczerwone emitowane przez kamery montuje się na modelu. Pozycja 2-D każdego markera jest ustalana z dużą precyzją poprzez algorytm obróbki sygnału wewnątrz kamery. Poprzez połączenie danych 2-D z kilku kamer, oprogramowanie QTM (Qualisys Track Manager) oblicza pozycję 3-D markerów. Można też uzyskać dane 6-DOF w czasie rzeczywistym do analizy parametrów roll-pitch-yaw dla modelu statku.

W zależności od konfiguracji w basenie modelowym wystarczy zamontować zaledwie od 2 do 4 kamer. Kamery mogą zostać umieszczone na wózku holującym, co umożliwia ustawienie modelu i markerów na linii wzroku.

Cechy:

  • Wysoka częstotliwość próbkowania – do 10000 Hz;
  • Duży obszar pomiarów;
  • Obsługa zarówno pasywnych jak i aktywnych markerów;
  • Zintegrowane funkcje rejestracji i analizy;
  • Jednoczesne śledzenie kilku modeli;
  • Wyjście analogowe 6DOF;
  • Śledzenie bezprzewodowe niezakłócające ruchów modeli;
  • System modułowy umożliwiający przyszłą rozbudowę;
  • Mobilność dzięki wykorzystaniu laptopów;
  • Dane w czasie rzeczywistym 6DOF przez Ethernet TCP/IP;
  • Możliwość zmodyfikowania kamery.

 

1.10. Jedno-wrzecionowa 5-osiowa frezarka CNC

 

Frezarka (f-my Fanum) służyć będzie do wykonywania modeli badanych obiektów. Główne parametry urządzenia:

  • Liczba osi interpolowanych 5;
  • Skok w osi X – poprzeczny mm 1900;
  • Skok w osi Y – wzdłużny mm 4000;
  • Skok w osi Z – pionowy mm 700;
  • Zakres obrotu wokoł osi pionowej – oś C +/- 360°;
  • Zakres obrotu wokoł osi poziomej – oś A +/-115°;
  • Maksymalna szybkość ruchu w osi X i Y m/min 60;
  • Maksymalna szybkość ruchu w osi Z m/min 40;
  • Maksymalna szybkość ruchu w osi A i C obr./min. 50;
  • Magazynek listwowy, zamontowany przy końcowej krawędzi stołu, zwierający 8 gniazd na narzędzia;
  • Komputer PC z monitorem do komunikacji operatora z maszyną;
  • Sonda pomiaru detalu obrabianego;
  • Sonda do pomiaru długości i średnicy narzędzia;
  • Oprogramowanie CAM do generowania ścieżki narzędzia w 5 osiach;
  • Kompletna instalacja odpylania (odpylacz z filtrem, rury, złączki kształtowe, montaż)

 

Wraz z frezarką dostępne jest oprogramowanie CAD – SolidWorks i CAM – SolidCAM.

 

 

2) Kanał obiegowy

o wymiarach przestrzeni pomiarowej 3000 x 800 x 1000 mm; prędkości strugi wody do 1.5 m/s, wyposażony w zestaw wymiennych urządzeń pomiarowych, zależnych od rodzaju przeprowadzanych badań; przeprowadza się w nim badania opływu oraz pomiar 6-ciu składowych sił i momentów oraz prędkości badanych obiektów.

 

APARATURA (laboratoria 1-2)

  • 6-cio składnikowe czujniki sił i momentów:

- UDW3 (Fx, Fy do 1112 N; Fz do 2224 N; Mx, My do 56.5 Nm; Mz do 28.2 Nm) – wodoodporny z kompensacją ciśnienia;

- Theta (Fx, Fy do 2500 N; Fz do 6250 N; Mx, My do 400 Nm; Mz do 400 Nm) – wodoodporny z kompensacją ciśnienia;

- MC3A (Fx, Fy do 223 N; Fz do 445 N; Mx, My do 11.3 Nm; Mz do 5.7 Nm).

  • 3-osiowe czujniki przyspieszeń w zakresie ±2g.
  • Czujniki kątów jedno- i dwu-osiowe.
  • Czujniki do pomiaru prędkości wody.
  • Czujniki liniowe o różnym zastosowaniu.
  • Czujniki ultradźwiękowe do pomiaru odległości.
  • Czujniki do pomiaru prędkości przepływu wody.

Rejestracja i obróbka mierzonych wielkości odbywa się na komputerze przy wykorzystaniu specjalistycznego oprogramowania pomiarowego (program DasyLab) oraz kart przetworników analogowo-cyfrowych.

3) Laboratorium pól fizycznych okrętu

laboratorium doświadczalno - numeryczne obejmuje aparaturę do pomiaru charakterystyk pól fizycznych okrętu w warunkach naturalny, rejestrację wyników i ich przetwarzanie w celu wyznaczenia sygnatur poszczególnych okrętów i tworzenia bazy danych.

APARATURA

  • Zestaw do rejestracji sygnałów z pomiarów podwodnych wraz z detektorami, kablami i oprogramowaniem (zestaw aparatury i detektorów do pomiaru charakterystyk pól fizycznych)
  • Układ sterowania systemem Pulse (moduł przetworników analogowo-cyfrowych)
  • Hydrofony z okablowaniem i oprogramowaniem (zestaw aparatury i detektorów do pomiaru charakterystyk pól fizycznych)
  • Układ przetwarzania danych – wyznaczania sygnatur (moduł przetworników analogowo-cyfrowych; moduł przetwarzania  cyfrowego danych pomiarowych; serwer bazy danych; konsola operatora; moduł komunikacji do przesyłania danych pomiarowych; moduł zasilania; silnik bazy danych; środowisko programistyczne)

 

4) Ośrodek Doświadczalny w Iławie

umożliwiający różnorakie pomiary badanych obiektów na wodach otwartych jeziora Jeziorak przy wykorzystaniu katamaranu (pływające stanowisko pomiarowe).