อ่างทดสอบแบบจำลองเรือคืออ่างหรือถังที่ใช้ในการ ทดสอบ ทางอุทกพลศาสตร์กับแบบจำลองเรือเพื่อวัตถุประสงค์ในการออกแบบเรือลำ ใหม่ (ขนาดจริง) หรือปรับปรุงการออกแบบเรือเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเดินเรือในทะเล นอกจากนี้ยังอาจหมายถึงองค์กร (มักเป็นบริษัท) ที่เป็นเจ้าของและดำเนินการสิ่งอำนวยความสะดวกดังกล่าวด้วย

บริษัทวิศวกรรมทำหน้าที่เป็นผู้รับเหมาให้กับอู่ต่อเรือ ที่เกี่ยวข้อง และให้บริการ ทดสอบแบบจำลอง ทางอุทกพลศาสตร์และการคำนวณเชิงตัวเลขเพื่อสนับสนุนการออกแบบและพัฒนาเรือและโครงสร้างนอกชายฝั่ง

วิศวกรชาวอังกฤษผู้มีชื่อเสียงอย่างWilliam Froudeได้ตีพิมพ์บทความที่มีอิทธิพลหลายฉบับเกี่ยวกับการออกแบบเรือเพื่อเพิ่มเสถียรภาพสูงสุดในช่วงทศวรรษ 1860 สถาบันสถาปนิกเรือได้มอบหมายให้เขาระบุ รูปทรงตัว เรือ ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในที่สุด เขาได้ตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองทางทฤษฎีของเขาด้วยการทดสอบเชิงประจักษ์อย่างกว้างขวาง โดยใช้แบบจำลองขนาดต่างๆ สำหรับมิติของตัวเรือที่แตกต่างกัน เขาได้สร้างสูตร (ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อเลขฟรูด ) ซึ่งสามารถใช้ผลการทดสอบขนาดเล็กเพื่อทำนายพฤติกรรมของตัวเรือขนาดเต็มได้ เขาสร้างแบบจำลองขนาด 3, 6 และ (แสดงในภาพ) 12 ฟุตและใช้แบบจำลองเหล่านั้นในการทดลองลากจูงเพื่อสร้างกฎความต้านทานและกฎการปรับขนาด การทดลองของเขาได้รับการพิสูจน์ในภายหลังในการทดลองขนาดเต็มที่ดำเนินการโดยกองทัพเรือและเป็นผลให้มีการสร้างอ่างจำลองเรือแห่งแรกขึ้นที่บ้านของเขาในTorquay โดยใช้งบประมาณของรัฐ ที่นี่เขาสามารถผสมผสานความเชี่ยวชาญทางคณิตศาสตร์กับการทดลองเชิงปฏิบัติได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งวิธีการของเขายังคงถูกนำมาใช้ในปัจจุบัน^{[ 1 ]}

ได้รับแรงบันดาลใจจากผลงานที่ประสบความสำเร็จของฟรูด บริษัทต่อเรือวิลเลียม เดนนี แอนด์ บราเธอร์ส ได้สร้างอ่างจำลองเรือเชิง พาณิชย์แห่งแรกของโลกในปี 1883 สิ่งอำนวยความสะดวกนี้ใช้เพื่อทดสอบแบบจำลองของเรือหลากหลายประเภทและสำรวจวิธีการขับเคลื่อนต่างๆ รวมถึงใบพัด ใบพาย และล้อใบพัด มีการทดลองกับแบบจำลองของระบบทรงตัวเดนนี-บราวน์และเรือโฮเวอร์คราฟต์ เดนนี เพื่อประเมินความเป็นไปได้ เจ้าหน้าที่ของแทงค์ยังทำการวิจัยและทดลองให้กับบริษัทอื่นๆ ด้วย เช่น บริษัทฮาร์แลนด์แอนด์ วูล์ฟ ในเบลฟาสต์ ตัดสินใจติดตั้งหัวเรือแบบโป่งบนเรือโดยสารแคนเบอร์ราหลังจากประสบความสำเร็จในการทดสอบแบบจำลองในแทงค์เดนนี^{[ 2 ]}

สิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการทดสอบทางอุทกพลศาสตร์ที่มีอยู่ในบริเวณอ่างจำลองเรือนั้น อย่างน้อยที่สุดจะต้องมีอ่าง ลากจูงอุโมงค์เกิดโพรงอากาศและห้องปฏิบัติการ อ่างจำลองเรือบางแห่งอาจมีสิ่งอำนวยความสะดวกเพิ่มเติม เช่น อ่างบังคับเลี้ยวและ ทรงตัว ในทะเลและอ่างน้ำแข็ง

อ่างทดสอบการลากจูงเป็นอ่างขนาดกว้างหลายเมตรและยาวหลายร้อยเมตร ติดตั้งด้วยรถลากจูงที่วิ่งบนรางสองรางทั้งสองด้าน รถลากจูงสามารถลากจูงแบบจำลองหรือติดตามแบบจำลองที่ขับเคลื่อนด้วยตนเองได้ และติดตั้งคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์เพื่อบันทึกหรือควบคุมตัวแปรต่างๆ เช่น ความเร็ว แรงขับและแรงบิดของใบพัด มุมหางเสือ เป็นต้น อ่างทดสอบการลากจูงใช้สำหรับการทดสอบแรงต้านและแรงขับเคลื่อนของแบบจำลองเรือที่ถูกลากจูงและแบบจำลองที่ขับเคลื่อนด้วยตนเอง เพื่อกำหนดว่าเครื่องยนต์จะต้องให้กำลังเท่าใดจึงจะบรรลุความเร็วตามที่กำหนดไว้ในสัญญาระหว่างอู่ต่อเรือและเจ้าของเรือ อ่างทดสอบการลากจูงยังใช้เพื่อกำหนดพฤติกรรมการบังคับเลี้ยวในแบบจำลองขนาดเล็ก สำหรับการนี้ แบบจำลองที่ขับเคลื่อนด้วยตนเองจะถูกทดสอบด้วยการบังคับเลี้ยวแบบซิกแซกหลายครั้งด้วยมุมหางเสือที่แตกต่างกัน การประมวลผลข้อมูลการทดสอบภายหลังโดยใช้การระบุระบบจะทำให้ได้แบบจำลองเชิงตัวเลขเพื่อจำลองการบังคับเลี้ยวอื่นๆ เช่นการทดสอบเกลียว Dieudonnéหรือวงกลมการเลี้ยว นอกจากนี้ อ่างทดสอบการลากจูงยังสามารถติดตั้ง PMM ( กลไกการเคลื่อนที่แบบระนาบ ) หรือ CPMC (รถเข็นการเคลื่อนที่แบบระนาบด้วยคอมพิวเตอร์) เพื่อวัดแรงและโมเมนต์ทางอุทกพลศาสตร์บนเรือหรือวัตถุใต้น้ำภายใต้อิทธิพลของการไหลเข้าเฉียงและการเคลื่อนที่ที่ถูกบังคับ อ่างทดสอบการลากจูงยังสามารถติดตั้งเครื่องกำเนิดคลื่นเพื่อทำการทดสอบการทรงตัวในทะเลได้ โดยการจำลองคลื่นธรรมชาติ (ไม่สม่ำเสมอ) หรือโดยการให้แบบจำลองสัมผัสกับชุดคลื่นที่ให้ค่าสถิติที่เรียกว่าตัวดำเนินการแอมพลิจูดการตอบสนอง ( RAO ) ซึ่งจะกำหนดพฤติกรรมการเดินเรือในชีวิตจริงของเรือเมื่อปฏิบัติงานในทะเลที่มีแอมพลิจูดและความถี่ของคลื่นที่แตกต่างกัน (พารามิเตอร์เหล่านี้เรียกว่าสภาวะทะเล ) สิ่งอำนวยความสะดวกในการทดสอบการทรงตัวในทะเลที่ทันสมัยสามารถกำหนดค่าสถิติ RAO เหล่านี้ได้ด้วยความช่วยเหลือของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ที่เหมาะสมในการทดสอบเพียงครั้งเดียว

อุโมงค์การเกิดโพรงอากาศ (cavitation tunnel) ใช้ในการตรวจสอบใบพัดเรือโดยเป็นวงจรน้ำแนวตั้งที่มีท่อขนาดใหญ่ ส่วนบนสุดเป็นที่ตั้งของอุปกรณ์วัด มีการสร้างทางไหลเข้าแบบขนาน ไม่ว่าจะใช้แบบจำลองเรือหรือไม่ก็ตาม ใบพัดที่ติดอยู่กับไดนาโมมิเตอร์จะถูกนำเข้าไปในทางไหลเข้า และวัดแรงขับและแรงบิดที่อัตราส่วนความเร็วรอบของใบพัด (จำนวนรอบ) ต่อความเร็วของทางไหลเข้าที่แตกต่างกัน ไฟ แฟลชที่ซิง โครไนซ์กับความเร็วรอบของใบพัดจะช่วยให้เห็นภาพการเกิดโพรงอากาศเสมือนว่าฟองอากาศไม่เคลื่อนที่ ด้วยวิธีนี้ เราสามารถสังเกตได้ว่าใบพัดจะได้รับความเสียหายจากการเกิดโพรงอากาศหรือไม่ เพื่อให้มีความคล้ายคลึงกับใบพัดขนาดจริง ความดันจะถูกลดลง และปริมาณก๊าซในน้ำจะถูกควบคุม

โรงงานผลิตแบบจำลองเรือผลิตแบบจำลองเรือจากไม้หรือพาราฟิน โดยใช้ เครื่องกัดแบบคอมพิวเตอร์บางแห่งยังผลิตใบพัดแบบจำลองเรือด้วย การติดตั้งระบบขับเคลื่อนและมาตรวัดทั้งหมดให้กับแบบจำลองเรือ รวมถึงการผลิตอุปกรณ์สำหรับการทดสอบแบบจำลองที่ไม่เป็นไปตามมาตรฐาน เป็นภารกิจหลักของโรงงานเหล่านี้

นี่คือสถานที่ทดสอบที่มีความกว้างเพียงพอที่จะตรวจสอบมุมต่างๆ ระหว่างคลื่นและแบบจำลองเรือ และทำการทดสอบการเคลื่อนที่ต่างๆ เช่น การเลี้ยว ซึ่งอ่างทดสอบการลากจูงนั้นแคบเกินไป อย่างไรก็ตาม การทดสอบการเคลื่อนที่ที่สำคัญบางอย่าง เช่น การทดสอบการหมุนวน ยังคงต้องการพื้นที่มากกว่านี้ และยังคงต้องจำลองด้วยตัวเลขหลังจากระบุระบบแล้ว

ถังน้ำแข็งใช้ในการพัฒนาเรือตัดน้ำแข็งถังนี้ทำหน้าที่คล้ายกับถังลากจูงสำหรับเรือในทะเลเปิด ความต้านทานและกำลังเครื่องยนต์ที่ต้องการ รวมถึงพฤติกรรมการบังคับเลี้ยวจะถูกกำหนดโดยขึ้นอยู่กับความหนาของน้ำแข็ง นอกจากนี้ยังสามารถกำหนดแรงน้ำแข็งที่กระทำต่อโครงสร้างนอกชายฝั่งได้อีกด้วย ชั้นน้ำแข็งจะถูกแช่แข็งด้วยกระบวนการพิเศษเพื่อลดขนาดผลึกน้ำแข็งให้เหลือขนาดที่เหมาะสมสำหรับแบบจำลอง

นอกจากนี้ บริษัทหรือหน่วยงานเหล่านี้ยังมี ซอฟต์แวร์ CFDและประสบการณ์ในการจำลองการไหลที่ซับซ้อนรอบๆ เรือ หางเสือ และใบพัดของเรือในเชิงตัวเลข อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีในปัจจุบันยังไม่สามารถทดแทนการทดสอบแบบจำลองด้วยการคำนวณ CFD ได้อย่างสมบูรณ์ เหตุผลหนึ่ง แต่ไม่ใช่เหตุผลเดียว คือ การแบ่งส่วนองค์ประกอบยังคงมีราคาแพง นอกจากนี้ การออกแบบเส้นสายของเรือบางลำยังดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญในแผนกแบบจำลองเรือ ไม่ว่าจะตั้งแต่เริ่มต้นหรือโดยการปรับปรุงการออกแบบเบื้องต้นที่ได้รับจากอู่ต่อเรือ เช่นเดียวกับการออกแบบใบพัด

อ่างจำลองเรือทั่วโลกได้รับการจัดระเบียบใน ITTC ^{[ 3 ]} ( การประชุมอ่างลากจูงระหว่างประเทศ ) เพื่อกำหนดมาตรฐานขั้นตอนการทดสอบแบบจำลอง

อ่างจำลองเรือที่สำคัญที่สุดบางแห่ง ได้แก่:

• แทงค์เดนนีในเมืองดัมบาร์ตันประเทศสกอตแลนด์ แทงค์เดนนีเป็นอ่างจำลองเรือเชิงพาณิชย์แห่งแรก^{[ 4 ]}
• รถเข็นวัดกระแสไฟฟ้า, แผนก CMC, CWPRS ปูเน่, อินเดีย^{[ 5 ]}
• SINTEF Ocean, ถังลากจูง, อ่างมหาสมุทร, อุโมงค์โพรงอากาศ^{[ 6 ]}ในทรอนด์ไฮม์ประเทศนอร์เวย์
• แท็งก์ลากความเร็วสูง - Wolfson Unit MTIA ^{[ 7 ]} - ผู้เชี่ยวชาญด้านพลังงานและเรือใบประสิทธิภาพสูง
• อ่างจำลองเดวิด เทย์เลอร์และห้องปฏิบัติการเดวิดสัน ณกองคาร์เดอรอค ของศูนย์ปฏิบัติการสงครามผิวน้ำแห่งกองทัพเรือสหรัฐอเมริกา
• สิ่งอำนวยความสะดวกอ่างทดสอบการลากจูงความเร็วสูง ณ ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทางทะเล เมืองวิซาก ประเทศอินเดีย
• สถาบันเทคโนโลยีทางทะเล^{[ 8 ]}ในเซนต์จอห์นส์ ประเทศแคนาดา
• FORCE Technology ^{[ 9 ]}ใน Lyngby ประเทศเดนมาร์ก
• SSPA ^{[ 10 ]}ในเมืองโกเธนเบิร์กประเทศสวีเดน
• ห้องปฏิบัติการวิศวกรรมทางทะเลและมหาสมุทร ( ^{[ 11 ]} ) ของสถาบันวิจัยเทคโนโลยีแห่งเซาเปาโล^{[ 12 ]}ในเซาเปาโลประเทศบราซิล
• สถาบันวิจัยทางทะเลแห่งเนเธอร์แลนด์ (MARIN) ^{[ 13 ]}ในเมืองวาเกนิงเงน ประเทศเนเธอร์แลนด์
• CNR-INSEAN ^{[ 14 ]}ในกรุงโรมประเทศอิตาลี
• มหาวิทยาลัยเนเปิลส์เฟเดริโกที่ 2 ^{[ 15 ]}ในเนเปิลส์ประเทศอิตาลี
• SVA Potsdam ^{[ 16 ]}ในเมืองพอตส์ดัมประเทศเยอรมนี
• HSVA ^{[ 17 ]}ในฮัมบูร์กประเทศเยอรมนี
• "Bassin d'essai des carènes" ในวาล เดอ รอยล์, ^{[ 18 ]}ฝรั่งเศส
• CEHIPAR ^{[ 19 ]}ในกรุงมาดริด ประเทศสเปน
• CTO SA ^{[ 20 ]} ] ในเมืองกดานสค์ ประเทศโปแลนด์
• FloWaveTT ^{[ 21 ]}ในเอดินบะระ สก็อตแลนด์
• ศูนย์วิจัยแห่งรัฐครีลอฟКрыловский государственный научный центрในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กประเทศรัสเซีย
• สถาบันวิจัยทางทะเลแห่งชาติ (NMRI) ^{[ 22 ]}ในโตเกียว ประเทศญี่ปุ่น
• ศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์เรือจีน (CSSRC) ^{[ 23 ]}ในเมืองอู๋ซีประเทศจีน
• โรซา โรห์เร่ในกรุงเบอร์ลินประเทศเยอรมนี

• "เพิ่มความเร็วและพลังให้กับกองทัพเรือของเรา"มิถุนายน 1943นิตยสาร Popular Science บทความขนาดใหญ่และมีภาพประกอบอย่างดีเกี่ยวกับอ่างลากจูง