Экспериментальные и проектные исследования и разработка методов определения рациональных технических параметров высокоскоростных судов с динамическими принципами поддержания новых типов

• Автор: Афрамеев, Эдуард Аркадьевич
• Шифр специальности: 05.08.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 237 с. : ил.

Глава 1. Введение в проектирование СДПП.
1.1. Общая характеристика судов и кораблей с динамическими принципами поддержания. Классификация типов
1.2. Особенности СДПП, определяющие специфику их проектирования
1.3. Состав и структура процесса проектирования СДПП
Глава 2. Исследование гидродинамических характеристик судов с динамическими принципами поддержания различных типов.
2.1. Форма обводов корпуса СДПП. Систематическая серия моделей АЭ
2.2. Сопротивление воды движению СДПП
2.2.1. Переходные и глиссирующие СДПП (ГЛ)
2.2.1.1. Однокорпусные суда (ГЛО)
2.2.1.2. Суда-катамараны (ГЛК)
2.2.2. СДПП-катамараны с гидродинамической разгрузкой (КГР).бб
2.2.3. СДПП на подводных крыльях (СПК)
2.2.3.1. Однокорпусные суда (СПКО)
2.2.3.2. Суда - катамараны (СПКК)
2.2.4. СДПП-катамараны с аэростатической разгрузкой (КАСР)
2.2.5. Сопротивление движению СДПП на волнении
2.3. Остойчивость СДПП
2.4. Мореходные качества СДПП
2.5. Сопоставительные характеристики типов СДПП
Глава 3. Методы определения характеристик судов на подводных крыльях.
3.1. Методы определения технических характеристик и параметров.
3.1.1. Определение сопротивления движению на начальном этапе
проектирования
3.1.2. Проектирование и оценка мореходных качеств крыльевой системы
3.1.3. Методы выбора формы обводов корпуса
3.1.4. Гидродинамические характеристики глиссирующих за подводным крылом плоско-килеватых пластин
3.1.5. Расчет посадки неполноотрывных СПК с носовым крылом
3.2. Методы анализа модельных и натурных испытаний.
3.2.1. Экспериментальное исследование угловых возмущений на крыльях СПК в условиях нерегулярного волнения
3.2.2. Прогнозирование явлений срыва потока с подводного крыла
на реальном морском волнении
3.2.3. Определение характеристик работы гребных винтов и
сопротивления движению по данным натурных испытаний
Глава 4. Формирование основных параметров технического облика СДПП в системах автоматизированного проектирования.
4.1. Основные принципы и особенности построения САПР
СДПП
4.2. Построение САПР ФОПО и конфигурация технических
средств
4.3. Структура базы данных САПР ФОПО
4.4. Особенности построения модулей САПР СДПП
4.4.1. Определение параметров гидродинамического комплекса
и характеристик сопротивления движению СДПП
4.4.2. Подбор миделевого сечения корпуса
4.5. Критерии технического совершенства судов
4.5.1. Построение критериев технического совершенства судов
4.5.2. Рейтинговые оценки качеств судов
4.6. Систематика основных технических характеристик СДПП
Глава 5. Обоснование и реализация в практике судостроения основных концепций и направлений в проектировании и развитии отечественных высокоскоростных судов с динамическими принципами поддержания.
5.1. Крупные корабли-катамараны с аэростатической разгрузкой..!77
5.1.1. Организация работ по созданию КАСР большого водоизмещения
5.1.2. Основные принципы программы развития отечественных КАСР
5.1.3. Проектная концепция КАСР большого водоизмещения
5.1.4. Техническое обоснование программы развития КАСР
5.1.5. Практическая реализация программы развития отечественных КАСР
5.2. Концептуальные основы перспективного экранопланостроения
5.2.1. Уроки истории экранопланостроения
5.2.2. Концепция технического облика тяжелых экранопланов II поколения
5.2.3. Проектные обоснования экранопланов II поколения для некоторых сфер использования
5.2.3.1. Международная глобальная система морской безопасности
5.2.3.2. Система морского старта-посадки многоразовых космических аппаратов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература
Суда и корабли с динамическими принципами поддержания ( в дальнейшем сокращенно объединенные термином «суда» и абревиатурой «СДПП» ) в настоящее время широко распространены. Основными типовыми представителями СДПП являются глиссирующие суда и суда переходного гидродинамического режима движения (ГЛ), суда на подводных крыльях (СПК), на воздушной подушке (СВП), а также экранопланы (ЭП).
Использование СДПП позволяет достичь высоких скоростей движения, вплоть до 200 -250 узлов, и ряд задач на море может быть решен только с помощью судов с динамическими принципами поддержания.
Истекший период развития СДПП в целом характеризуется накоплением опыта их создания и эксплуатации, уточнением оценки вклада в решение транспортных и других задач, переходом от опытно-конструкторских работ к серийному строительству судов хорошо зарекомендовавших себя типов. В настоящее время существует уже большое количество линий, на которых скоростные суда успешно конкурируют с другими видами морского, сухопутного и воздушного транспорта. Круг стран, эксплуатирующих СДПП и имеющих в составе своих гражданских, военно-морских, пограничных, таможенных и др. флотов скоростные суда и корабли, постоянно расширяется. За последнее десятилетие общее число СДПП, находящихся в эксплуатации в мире, возросло почти на 45%, а ориентировочный годовой объем только пассажирских перевозок увеличился почти в 2 раза и составил к концу XX столетия ок. 320 миллионов человек.
Однако период интенсивного развития судов с динамическими принципами поддержания, начавшийся во второй половине XX столетия, еще далек от своего завершения ввиду устойчивой тенденции мирового судостроения к повышению скоростных качеств морских средств. Современный этап развития СДПП ознаменован появлением таких новых типов судов, как глиссирующие суда с нетрадиционными формами обводов или с различными устройствами, позволяющими снизить сопротивление движению и повысить мореходные качества (например - с помощью элементов подводных крыльев, управляемых интерцепторов, искусственной каверны или воздушной смазки), СДПП на подводных крыльях новых конструктивных схем (в том числе с использованием автоматического управления подводными крыльями), крупные амфибийные и скеговые суда на воздушной подушке, скоростные катамараны различных типов, экранопланы и т.д.
Следует подчеркнуть, что честь первооткрывателей в появлении и развитии многих новых типов СДПП принадлежит отечественным конструкторам и ученым, как и в развитии основополагающих разделов теории их проектирования. По ряду новых типов СДПП Россия достигла и продолжает сохранять преимущественное положение в их развитии, а в отношении некоторых отечественных научно-технических разработок СДПП можно отметить, что за рубежом еще только приступают к изучению и освоению аналогичных идей и конструкций.
В работах по созданию отечественных СДПП принимает участие большое число проектных и научно-исследовательских организаций как судостроительной, так и смежных отраслей промышленности, организаций заказчиков, заводов-строителей различного профиля и т.д. Ведущая роль в развитии отечественных СДПП принадлежит таким организациям, как ФГУП «ЦМКБ «Алмаз», ОАО «ЦКБ по СПК им.Р.Е.Алексеева», ФГУП «Зеленодольское ПКБ», ФГУП ГНЦ РФ «ЦНИИ им.акад.А.Н.КРЫЛОВА», ФГУП «1 ЦНИИ МО РФ», ГосНИЦ ЦАГИ им.проф.Н.Е.Жуковского, Гос. Морской технический университет, ЗАО «ЦНИИ МФ», Российский Морской Регистр Судоходства и ряду других организаций.
Вопросы теории проектирования и практики создания СДПП весьма широко освещены в технической литературе. Опубликовано и продолжает публиковаться большое число отдельных статей, тематических сборников, материалов технических конференций. Обобщению достигнутых результатов посвящены ряд монографий [1 - 21 и др.], справочная [22 - 41 и др.] и учебная литература [42 - 46 и др.]. В этой связи следует отметить работы
ча-

количественном отношении влияние клиренса выражено значительно ярче и возрастает по мере роста степени профилировки. Как и в случае плоского внутреннего борта, для катамаранов с профилированным внутренним бортом в диапазоне Ггд=1,0-2,1 сопротивление движению с уменьшением клиренса возрастает. При этом особенностью сильно профилированных форм борта (модели 1-0,
Н-0 с полностью профилированным внутренним бортом и частично модель П-11 с низко опущенной скулой) является то, что из-за усиления волнообразования между корпусами сопротивление движению и в третьем поддиапазоне чисел Фруда остается возрастающим при уменьшении клиренса. На рисунках приведены зависимости обратного гидродинамического качества и дифферента от Ггд для различных горизонтальных клиренсов для моделей П-9, П-10, П-11 с частично профилированным внутренним бортом
(рис.2.2.1.2.3-2.2.1.2.5) и моделей 1-0 и П-0 с полностью профилированным внутренним бортом и плоским наружным (рис.2.2.1.2.6,
2.2.1.2.7). Соответственно, на рис.2.2.1.2.8 представлены значения коэффициента клиренса к=(£с/£с=<я)100%, характеризующего изменение обратного гидродинамического качества катамарана в зависимости от клиренса по отношению к качеству изолированных корпусов, для моделей 1-0 (с плоским и полностью профилированным внутренним бортом), П-9, П-10 и П-11, а на рис.2.2.1.2.9 - для модели П-0 с полностью
0,(00)35Рис.2.2.1.2.3.
Рис.2.2.1.2.4.
Рис.2.2.1.2.5.
профилированным внутренним бортом.
Значительное увеличение дифферента с уменьшением клиренса в первых двух поддиапазонах переходных чисел Ргд является характерным и для профилированных форм внутреннего борта.