Экспериментальное исследование гидродинамического лага нового типа

В работе выполнены исследования в области разработки судовых измерителей скорости нового типа, работающих на микроэлектромеханических элементах. Отмечается недостаток в конструкции, предложенной в ранних публикациях авторов. С помощью компьютерных расчетов доказано наличие существенной погрешности при вычислении скорости судна, которая обусловлена некорректным измерением статического давления воды из-за эффектов, возникающих при обтекании цилиндрического тела жидкостью. Выполнены исследования с использованием современных программных комплексов с целью оценки погрешностей измерения скорости судна, а также для определения оптимальной формы трубки лага и мест размещения датчиков давлений. На основе результатов компьютерного моделирования предложена конструкция, обеспечивающая меньшую погрешность измерения. Экспериментальная проверка макета нового лага выполнена в реальных морских условиях. Подтверждена возможность измерения относительной скорости судна с помощью микроэлектромеханических элементов. Предложенная в работе модель лишена многих недостатков, характерных для гидродинамических лагов прошлых поколений. Конструкция прибора уменьшена в разы, что в перспективе дает возможность устанавливать лаг как на классических типах судов, так и на малогабаритных морских автономных судах. Выделены ключевые направления дальнейших исследований.

1. Han X. Advances in high-performance MEMS pressure sensors: design, fabrication, and packaging / X. Han M. Huang, Z. Wu, Y. Gao, Y. Xia, P. Yang, S. Fan, X. Lu, X. Yang, L. Liang, W. Su, L. Wang, Z. Cui, Y. Zhao, Z. Li, Z. Zhao, Z. Jiang // Microsystems & Nanoengineering. — 2023. — Vol. 9. — DOI: 10.1038/s41378-023-00620-1.

2. Geng S. A vision-based ship speed measurement method using deep learning / S. Geng, Z. Zhou, J. Zhao // Proc. Int. Conf. Transport Inf. Saf. ICTIS; ed. by organizing committee. — 2023. — Pp. 1753–1759.

3. Алхименко С. И. Схема построения современного гидродинамического лага / С. И. Алхименко, А. А. Аракелян, Т. Е. Жигалов, А. В. Артемьев // Молодежь. Наука. Инновации. — 2021. — Т. 1. — С. 41–45. — EDN LCCKWB.

4. Антонов А. А. Перспективы развития судовых относительных измерителей скорости / А. А. Антонов, А. В. Артемьев, О. О. Дробышева // Морские исследования на Дальнем Востоке: сборник докладов VII научно-практической конференции, Владивосток, 19 ноября 2024 года. — Владивосток: Морской государственный университет имени адмирала Г. И. Невельского, 2024. — С. 122–126. — EDN EXMNVR.

5. Ferrera M. AQUALOC: An underwater dataset for visual–inertial–pressure localization / M. Ferrera, V. Creuze, J. Moras, P. Trouvé-Peloux // The International Journal of Robotics Research. — 2019. — Vol. 38. — Is. 14. — Pp. 1549–1559. DOI: 10.1177/0278364919883346.

6. Yuce M. I. A Numerical Analysis of Fluid Flow Around Circular and Square Cylinders / M. I. Yuce, D. A. Kareem // Journal AWWA. — 2016. — Vol. 108. — Is. 10. — Pp. E546–E554. DOI: 10.5942/jawwa.2016.108.0141.

7. Jiang H. Large-eddy simulation of flow past a circular cylinder for Reynolds numbers 400 to 3900 / H. Jiang, L. Cheng // Physics of Fluids. — 2021. — Vol. 33. — Is. 3. — Pp. 034119. DOI: 10.1063/5.0041168.

8. COMSOL Multiphysics vs SolidWorks. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.softwaresuggest.com/compare/comsol-multiphysics-vs-solidworks (дата обращения: 20.03.2025).

9. Fialkova E. SolidWorks flow simulation software potential in hydrodynamic processes analysis for cone vortex emulsion / E. Fialkova, V. Baronov, A. Slobodin, K. Nechaev // E3S Web of Conf. — 2023. — Vol. 402. — Pp. 03007. DOI: 10.1051/e3sconf/202340203007.

10. Masna Computational analysis dynamics fluid of flow in dam using COMSOL Multiphysics / Masna, Tulus, Sawal // Journal of Physics: Conference Series. — 2023. — Vol. 2421. — Is. 1. — Pp. 012047. DOI: 10.1088/17426596/2421/1/012047.