Управляемость буксирного состава в сложных путевых и метеорологических условиях

• Автор: Гуров, Петр Владиславович
• Шифр специальности: 05.08.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 179 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Проблемы маневренности буксирных составов
1.1. Буксировки плавучих объектов и сооружений
1.2. Управляемость буксирного состава
1.2.1. Управляемость буксирного состава в работах
Р.Я. Першица
1.2.2. Управляемость буксирного состава в раб
Е. Б. Юдина и А. Г. Маковского
1.2.3. Управляемость буксирного состава в работах Мастушкина ЮМ.
1.3. Анализ проблем управляемости буксирных составов
1.4. Обоснование основных методов математического
описания буксирной системы
Глава 2. Математическая модель динамики буксирного состава
2.1; Дифференциальные уравнения маневрирования
буксирного состава
2.2. Характеристика внешних сил
2.2.1. Гидростатические силы и моменты методы их определения
2.2.2. Определение гидродинамических сил и моментов демпфирования качки
2.2.3. Определение возмущающих сил и моментов от умеренного волнения моря
2.2.4. Определение гидродинамических сил сопротивления движению и сил от течения
2.2.5. Определение аэродинамических сил воздействия
ветра на надводную часть корпуса объекта
2.2.6. Определение сил, создаваемых движительно-рулевым комплексом
2.2.7. Буксирная связь, как средство управления
движением буксируемого объекта
2.3. Компьютерное моделирование движения сложного буксирного состава
2.3.1. Состав и организация компьютерной программы
2.3.2. Блок генерации входных данных буксирного состава

2.3.3. Блок интегрирования системы дифференциальных
уравнений
2.3.4. Блок вывода результатов расчета
Глава 3. Характерные маневры, совершаемые буксируемым
объектом под действием буксирной связи и их анализ
3.1. Буксировочный дрейф. Движение прямым курсом
за идеальным буксировщиком
3.2. Движение изолированного буксируемого объекта
за идеальным буксировщиком на круговой траектории
Глава 4. Исследование динамики движения буксирного состава
4.1. Маневры буксирного состава, совершаемые на прямолинейном курсе
4.1.1. Основные характеристики буксировщика
4.1.2. Движение состава на прямом курсе при минимальных перекладках рулей
для удержания курса
4.1.3. Зигзагообразные движения буксирного
состава при перекладках рулей буксировщика
4.2. Анализ циркуляционного движения буксируемого состава
4.3. Исследование маневра «одерживание»
4.4. Исследование управляемости буксирного состава
под действием ветра
Глава 5. Экспериментальное изучение движения буксирного состава
5.1. Характеристики модели ВСК и измерительного стенда
5.2. Буксировочные испытания ца тихой воде
5.3. Буксировочные испытания на волнении
5.4. Буксировочные испытания ВСК с переменной длиной троса
5.5. Испытания модели судна снабженца ледового класса
5.6. Проверка адекватности математической модели буксирного состава
Заключение
Список литературы

Введение
Буксировки плавучих объектов и сооружений. Успешное развитие экономики страны требует постоянного совершенствования водного и речного транспорта. В этой связи 17 октября 2013 г. Правительством РФ одобрен проект «Стратегии развития внутреннего водного транспорта на период до 2030 года» [104]. Целью стратегии является:
• обеспечение приоритетного использования внутреннего водного транспорта в транспортной системе России;
• создание условий для переключения грузопотоков с наземных видов транспорта на внутренний водный транспорт;
• обеспечение роста конкурентоспособности внутреннего водного транспорта по отношению к другим видам транспорта;
• повышение доступности и качества услуг внутреннего водного транспорта для грузоотправителей;
• обеспечение социальной функции внутреннего водного транспорта по перевозке пассажиров и повышение уровня безопасности.
Отмечается, что в настоящее время эксплуатируемая сеть внутренних водных путей России составляет 101,7 тыс. км. Состав флота речных судоходных компаний многообразен и позволяет выполнять перевозки практически всех видов грузов. Однако повышение экономической эффективности работы флота достигается не только умелым использованием одиночных судов и толкаемых составов, но и эффективным применением буксирных операций.
Буксировка судов потерявших ход, отслуживших свой срок подводных лодок, к месту их утилизации, плотов, барж, кранов это весьма часто применяющаяся операция. В последнее время число плавучих объектов требующих для своего передвижения применения буксировки, дополнилось крупногабаритными плавучими объектами для освоения шельфа. Это различного типа буровые установки и погружные основания, а также их крупногабаритные блоки.
Во многих работах посвященных исследованию движения буксирных составов приводится описание конкретных буксирных операций. В этом плане можно отметить работы: В. Абрамова [1], Б.В. Богданова [15, 16], Е. Гершковича [29], В.Г. Гудымы [33, 34], В.М. Лаврентьева [65], Ю.М. Мастушкина [72], С.Е. Павлова [83,84], В.А. Старшинова [104] и др. Авторы анализируют конкретные операции, пытаются выяснить причины трудностей, возникающих в ходе их проведения, отмечают необходимость дальнейших исследованиях в этой области.

В приделах точности расчетов линейной теории качки при определении возмущающих сил учитывается скорость хода плавучего объекта и изменение смоченной поверхности за счёт перемещений и волнения. В теории качки, возмущающие гидродинамические силы от волнения принято разделять на главную и дифракционную части. Главной частью возмущающих сил называют величину, обусловленную изменением давления набегающих волн. Дифракционной частью называют величину изменения силы плавучести, обусловленную действием дифрагированных -отражённых от корпуса волн.
В соответствии с линейной теорией волн малой амплитуды [100], геометрические и динамические характеристики волн оцениваются выражением:
£в = acos[A:( tgaB = -aA:sin[ AJ>B=ye-k^№.
где: С в - аппликата взволнованной поверхности;
а - амплитуда волны, определяемая по формуле Циммермана : я = 0,00852^ (2.15)
г/ -координаты точки поверхности моря, в которой определяются геометрические характеристики волны; к - волновое число, равное:
к = ~ (2.16)
сг - кажущаяся частота волны:
<х = <т0- ук cos s (2-17)
сг0 - истинная частота волны;
Я - длина волны (задаваемая величина);
s - угол распространения волн в неподвижной системе координат; tgaB - тангенс угла волнового склона;
АРВ - волновая добавка волнения.
Главную часть возмущающих сил и момента, в соответствии с её определением, найдём по формулам:
1([ = jAPndQ;
(2.18)
= |лр(п х г Цо
В линейной теории качки судов решение уравнений (2.18) получены в следующем виде: