第五编船舶科技第三章船舶技术试验设施及研究开发

专业志上海船舶工业志第五编船舶科技第三章船舶技术试验设施及研究、开发第三章船舶技术试验设施及研究、开发解放前，上海没有建立和建造现代船舶科学技术研究的机构和设施。本章所记述的是解放后上海在这一领域里主要的设施，技术研究及开发。不包括所有同船舶有关的领域和用船部门以及商业部门开发或研究的船舶技术。第一节技术试验设施第二节技术研究第三节技术开发第一节技术试验设施一、船舶水动力试验设备国内自行设计建造的第一个拖曳水池是708研究所的船模拖曳水池。水池尺度为长70米，宽5米，水深2.5米，是以船舶模型快速性试验为主的通用性试验基地。1953年开工，当年12月建成。调试后于1954年8月正式投入使用。该水池1970年7月以前属船舶总公司七院702研究所，1970年7月后转属708研究所。使用40余年，做了约2000艘船模试验，为国内自行设计研制各类舰船提供了可靠的水动力性能数据。万吨货船“东风号”，水翼艇，航天发射综合测量船“远望号”、“向阳红10”号、1.7万吨出口船及多型军用快艇，各型登陆舰艇的首制艇，以及为建造大型拖曳水池提供了设备和经验，为舰船水动力研究培养人才提供了基地。上海交通大学建造的拖曳水池于1956年开工，1958年8月竣工。水池尺度为长110米，宽6米，水深3米。是以船舶快速性试验为主的通用性试验基地。潜艇模型阻力试验在该水池进行，肥大型船首形状选择、波浪中船阻力增值以及高速排水量艇阻力及耐波性等大量试验均在该水池完成。1974年由交通部上海船舶运输科学研究所建造的拖曳水池，长192米，宽10米，水深4.5米，是以快速性试验为主的通用性试验基地。1974年秋开工，1982年7月竣工，投入使用。1986年以来，承接国内外大量试验任务，如瑞典ASEA公司的最佳纵倾船模试验，各种球首型线的试验，尾部节能前置导管、舵球等试验，大方形系数船阻力及推进性能试验，浅吃水船、高速双体船、滑行船以及多种内河船模型的试验任务。708研究所的空泡水筒是国内自行设计建造的第一座空泡水筒，水筒工作段直径为0.6米，长为2.8米，试验段最大水速为8.5米/s，截面为正方形。1959年建成投入使用。1970年7月前该水筒属702研究所，1970年7月转属708研究所。用于测量螺旋桨、翼型的水动力性能、空泡、噪声及螺旋桨激振力等。除了应各类舰船（如多种快艇、驱逐舰等）螺旋桨设计需要进行螺旋桨模型试验外，还是建立空泡螺旋桨小系列及低噪声鱼雷推进器的试验基地。上海交通大学建造的空泡水筒，工作段直径为0.6米，长为2米，试验段最大水速为15米/秒。1968年开工，1978年建成。可进行各种潜体、螺旋桨、水翼等水动力性能、空泡、噪声以及螺旋桨激振力等试验研究，是开展简易导管螺旋桨系列和可调螺距螺旋桨系列试验的基地。后该水筒增添了模拟轴向伴流场及斜流测功仪，为测定斜流条件下的螺旋桨空泡、水动力性能及脉动压力创造了条件。上海船舶运输科学研究所建造的空泡水筒的成套设备系从当时的联邦德国进口的，属中等规模的水筒，由不锈钢制成，可更换多个大型工作段，适应螺旋桨试验以外的各种试验，如以船模（长度为达5米）为对象，可以模拟螺旋桨所在处船尾的三种不均匀流场，工作段最大截面为1.8米×1.8米，最大长度为8.7米。1983年启动，1986年1月正式承接试验任务。是该所开发串列螺旋桨系列的试验基地。708研究所操纵性水池置于露天，长、宽均为64米，水深3.5米。1958年建成。采用无线电遥控的自航船模进行操纵性试验。建有20米高的观察塔，观察并记录试验船模的航迹及航速。投入使用后为自行设计的舰船进行了大量的试验，如为高速护卫艇、驱逐舰等进行了船模操纵性试验。1972年对该水池进行了整修，改进了测试设备，为各种舰船进行了船模操纵性试验，为转柱舵的开发研究提供了试验条件。1994年5月该水池废弃被填，改建住房。上海交通大学操纵性试验设施：二自由度载人潜艇运动模拟平台。1979年开工，1982年5月竣工，转台长3.5米，宽2.756米，高2.854米，可模拟舰船在海上横摇和纵摇。中型垂直面平面运动机构。1979年开工，1983年6月竣工。振荡机构长2.408米，宽0.32米，高1.908米。可在拖曳水池中进行约束模型试验，测定潜水体各种水动力系数。水平面大振幅平面运动机构。1985年开工，1988年6月竣工。主要尺度为长2.95米，宽2.5米，高1.95米。可测量舰船非线性水动力系数。上海交通大学建成的潜水器操纵性试验水池，包含直径8米，水深9米的试验池一座，水下观察和探测设备，观察型遥控无人潜水器二套和作业型水下机械人一套。用于潜水器和水下装备水下操纵性、机动性试验，姿态、轨迹测试以及功能试验。由上海船舶运输科学研究所建造的航行环境模拟浅水池，长90米，宽30米，深1.5米。有造流设备，可供自航船模进行各种操纵性试验。可以模拟港口航道进行水下试验，研究特定港口航道的通航能力和航行安全问题。该水池于1989年3月开工，土建已于1994年10月竣工。708研究所建造的风浪流水池是列入国家“六五”期间机械电子工业首批重点改造的项目。水池尺度为长28米，宽12米，水深2米。备有造风、造波、造流三套设备，可以同时造出风、浪、流，模拟实际海洋环境。为船舶及海洋工程结构物确定其在海洋环境条件下的运动势态及受力情况提供试验条件。1982年12月开工，1985年年底建成，1985年底投入试运行。于1986年10月接受国家验收，通过国家验收后，即批准正式使用。曾为美国IMODCO公司委托的悬链锚泊绞接式立柱系泊油船系统模型试验，中国渤海油田多点锚泊系统、香港大学的多点锚泊双体平台、新加坡多点锚泊平台以及我国海军海上两舰靠傍补给等项目进行了模型试验。是708研究所开发新概念——抗台风采储油平台及单点系泊系统系列的试验基地。上海交通大学建造的海洋工程水池，长50米，宽30米，深6米，备有造风、造波及造流设备，能同时造出风、浪、流。水池中设有升降式假底，可使水深在1～6米间任意变动。能模拟各种水深风、浪、流同时存在的海洋环境，为确定在此环境下船舶及海洋工程结构物的动力载荷及运动，为培养人才提供试验条件。1985年开工，1991年底建成，1992年6月通过国家验收。正式投入使用以来，向国内外开放，先后为中国科学院力学所、大连理工大学造船及海洋工程系，上海船研所及交大本校的多项研究提供资助及试验条件。广接国内外委托试验任务，如受美国AMOCO公司委托对南海流花11-1油田浮式生产系统进行模型试验，为渤海油田油船首尾两点系泊于沉没式浮筒上的新型系泊系统进行模型试验等。上海船舶运输科学研究所建造的风浪流水池，长102米，宽15米，水深3.9米，备有造风、造波、造流三套设备。造波机由30台液压驱动摇板组成，安装在15米宽度那一边，可沿水池深度方向升降，以便在水深为0.3～2米的范围内均能造出短峰波，能更逼真地模拟海洋环境，可在各种气象条件下进行船舶运动规律的试验。水池上备有主、副拖车各一台，除了作船模运动性能试验外，还可作船的追越和会让试验。该水池于1989年3月开工，土建已于1994年10月竣工。708研究所建造的小型低速风洞，长为15.2米，宽为7米，试验段长为1.67米，喷口截面呈八角形，单回流开口式低速风洞，最大风速为40米/秒。1959年建成。1970年7月前属702研究所，1970年7月后转属708研究所。投入使用以来，先后为702研究所研究潜艇操纵性进行过试验测量潜艇位置导数及旋转导数试验，为702研究所和708研究所开发冲翼艇、气翼艇等地效翼艇进行了大量试验，为708研究所研究船舶附体阻力及高性能舵进行了系列试验。除了为船舶模型提供试验条件外，还为东方明珠电视塔截断模型进行试验，测定其在均匀流场中的受力。1991年由国家技术局核发《计量授权书》，确定该风洞为上海及苏、浙地区的毕托管检定站，迄今已对上海及苏、浙地区的大量一级毕托静压管进行检定。上海船舶运输科学研究所建造的循环水槽为水平开式回路型，槽体长15.2米，宽4.8米，高2.1米。其中观察段尺度：长6米，宽1.5米，水深1米，常用水流速度为0.2～1.5米/秒，属小型常规循水槽。1980年开工，1983年建成。为在营运的船舶节能和船型改进、开发提供了试验设备。二、船舶结构试验设备水上结构强度与稳定性试验设备1985年上海交通大学由世界银行贷款建造船舶结构动力加载系统，并从国外引进一套MTS动力加载系统，包括两个496kN的液压作动筒，多台9.8～490N的电磁激振器，两套光弹试验仪等。该系统配有9×15米的试验平台和振动与应力测量分析系统。于1986年10月完成配套任务。可供船舶及海洋工程各种大型结构物进行静力、动力、疲劳和断裂试验。上海交通大学建造的深海高压环境试验装置属水下结构强度和稳定性试验设备。包括两项装置：①200米深海环境模拟装置，1980年建成。主要性能及尺度：直径为2.1米，工作压力为20MPa，可供各种水下机电设备在200米深海环境中进行结构强度、密封及高压条件下运动试验；②4000米深水高压环境试验装置，由船舶总公司批准建造。1979年开工，1982年建成。主要性能及尺度：筒体内径为1米，工作压力为40MPa，可供各种壳体进行密封、压力试验。上海交通大学建造的光弹测试设施于1961年建成。主要设备为瑞士550型偏光弹性仪，由瑞士进口，以后逐步配置斜射仪、409-Ⅱ型光弹仪、激光器、散光仪等。主要功能：用于各种结构的应力场、位移场的测试，对光测力学条纹图案进行计算机自动分析处理。三、实船性能及结构测试设备1956年，原船舶科学研究所从联邦德国进口马霍克型测功仪。1957年首先应用于“民主13”号客货船首航。后上海通信仪表厂生产型号为CG-Ⅱ测功仪，708研究所等单位购置CG-Ⅱ型测功仪开展轴功率测量等实船试验项目。由于马霍克测功仪对被测主机转数及轴径有一定限制，1974年对其进行改进，1979年研制成CK－I型轴功率测量仪，扩大了测量范围，并由仪表直接显示所测的轴功率。1989年，受计算机普及应用的推动，708研究所对CK-Ⅰ型轴功率测量仪作进一步改进，用微机作数据采集分析处理，研制成CK-Ⅱ型轴功率测量仪，能适应动态校验，提高测量精度，显示测量结构同时可打印记录，使用更为方便。1989年，沪东造船厂从德国引进全球定位系统（GPS）测量船的航速等，改变了传统的目测方法。1991年，江南造船厂引进美国摩托罗拉公司的差分全球定位系统（DGPS），使测速精度提高。1996年，708研究所从法国Sercel公司购买DGPS，用于实船试航。1963年开始，702研究所采用航空地平仪、光点示波器、加速度传感器等自配船舶运动测量系统。708研究所、上海交通大学、上海船舶设计院先后均采用类似的系统进行实船运动参数的测量，先后应用于反潜护卫艇、驱逐舰、航天测量船及登陆舰的扩大试航。80年代期间，702研究所将各种分离的传感器、记录器等集中在一起，并采用磁带记录器记录，配制成运动参数测试集装箱。1995年研制成DLS-16数字式数据采集器，使测试数据直接输入计算机进行分析处理。波高测量60年代开始采用TM型机械式浪高仪，后改为无线电收发式浪高仪。实船操纵性试验一直沿用目测方法，后借助船上的计量仪，80年代期间，沪东、江南造船厂、702、708研究所分别引进GBS后，相继采用DGBS进行实船操纵性试验。船体结构应力测量系统60年代中期起，702研究所、708研究所以及其他单位对船体结构应力测量系统均采用实地贴应变片，通过应变仪，记录器（光点的、磁带的）。80年代后，702研究所研制成多点应变自动巡回检测装置，使数据采集分析处理自动化，提高了测试效率和精度。60年代初，702研究所采用机械式测振仪、地震仪及仿苏8线示波器为大量快艇进行了船体振动测量。以后采用电测式加速度计及16线光点示波器，使测试记录即时可见，操作方便可靠，测试精度提高。70年代以后，采用磁带机替代光点示波器，磁带记录的数据直接用计算机进行分析处理。19