Разработка методики проектного обоснования скоростных катамаранов с подводными крыльями

• Автор: Сахновский, Эдуард Борисович
• Шифр специальности: 05.08.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 217 с. : ил.

ГЛАВА 1. ПРОЕКТНЫЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СКОРОСТНЫХ КАТАМАРАНОВ С ПОДВОДНЫМИ КРЫЛЬЯМИ
1.1. Классификация скоростных катамаранов и методология сравнительного проектного анализа
1.2. Аналитический обзор работ по скоростным катамаранам с подводными
крыльями
1.3. Общий анализ проектных и конструктивных особенностей катамаранов
с подводными крыльями
ГЛАВА 2. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЕКТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СКОРОСТНЫХ КАТАМАРАНОВ БЕЗ ПОДВОДНЫХ КРЫЛЬЕВ И С КРЫЛЬЯМИ
2.1. Систематизация проектных характеристик отечественных скоростных
катамаранов
2.2. Статистический анализ проектных характеристик зарубежных скоростных катамаранов
2.3. Нагрузка масс и центровка скоростных катамаранов и метод их оценки
2.4. Анализ влияния характеристик крыльевого устройства на внешние силы, определяющие прочностные параметры скоростного катамарана
2.5. Сравнительный анализ гидродинамических характеристик скоростных
катамаранов различных типов
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИСССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ХОДКОСТИ СКОРОСТНЫХ КАТАМАРАНОВ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ЕЁ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
3.1. Постановка задачи, программа модельных испытаний и принципы обработки результатов
3.2. Экспериментальное исследование влияния соотношений главных раз-

мереннй корпуса и подводных крыльев на буксировочное сопротивление скоростных катамаранов на тихой воде и волнении
3.3. Алгоритм расчета ходкости при проектировании скоростных катамаранов без подводных крыльев и с крыльями
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ПРОЕКТНОГО ОБОСНОВАНИЯ СКОРОСТНЫХ
КАТАМАРАНОВ С ПОДВОДНЫМИ КРЫЛЬЯМИ
4.1. Формулировка задачи и алгоритм реализации математической модели оптимизации основных элементов скоростного катамарана с подводными крыльями
4.2. Оптимизация основных элементов и степени гидродинамической разт грузки корпуса скоростных катамаранов с подводными крыльями
4.3. Исследование влияния основных характеристик судна и условий эксплуатации на проектные и экономические показатели СКПК
4.4. Результаты оптимизации основных элементов и характеристик скоростных катамаранов с подводными крыльями
4.5. Пример оптимизации параметров крыльевого устройства при дооборудовании скоростного катамарана
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
щ ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Методология сравнительного анализа проектных характеристик СК и СКПК 20!
Приложение 2. Влияние скорости движения моделей СКПК на их посадку
Приложение 3. Результаты расчета и сопоставления с данными пересчета с эксперимента ПОЛНОГО сопротивления СК
Приложение 4. Оценка погрешности расчета сопротивления СКПК
Приложение 5. Результаты расчета мощности двигателей построенных СКПК
Приложение 6. Расчет основных элементов и характеристик катамарана с подводными
крыльями («Лиида», проект SF-40)
Приложение 7. Результаты оценки погрешности расчета по программе «Оптимизация элементов СКПК»
Приложение 8. Конструкция крыльевого устройства для СК «Россия»

В последние годы во всем мире расширяется применение многокорпусных судов. Среди них наибольшее распространение получили скоростные катамараны (СК). В различных странах мира ведутся исследовательские работы, проектирование, строительство и эксплуатация СК, в том числе с использованием средств динамической разгрузки.
В СССР первый пассажирский СК был построен более 60 лет тому назад. В настоящее время, несмотря на экономические трудности, в России продолжается проектирование и строительство СК [1,48,49,68].
Работы по созданию СК, в том числе со стабилизирующими крыльевыми устройствами (КУ) и с динамической разгрузкой воздухом, ведутся в Австралии, Норвегии, Японии, Великобритании, США, России и других [68].Многочисленные публикации по СК в печати, как правило, содержат весьма ограниченную проектную информацию и носят в основном рекламный характер. Известные проблемы при проектировании СК возникают при повышении скоростей хода: конкуренция СК с другими видами транспорта [14,31,69,78].
Можно предположить, что в XXI веке скоростные многокорпусные суда пройдут путь своих однокорпусных предшественников [68]. На СК будут использовать различные схемы динамической разгрузки. При этом полезно применение и дальнейшее развитие накопленного ранее отечественного опыта [13,22,50,66]. В ближайшем десятилетии будет существовать обширный мировой рынок СК, для участия в котором, придется преодолевать жесткую конкуренцию. Наиболее перспективный путь - использование оптимальных технических решений, как результата использования наукоемких технологий [52].
Все это делает актуальными обобщение опыта проектирования и оценку достигнутого уровня проектирования СК, которые используются, в основном, в качестве пассажирских и автомобильно-пассажирских паромов [28,46]. Особую актуальность приобретают вопросы проектирования новых типов СК, в частности с гидродинамической разгрузкой корпуса, которые, по имеющемуся опыту проектиро-

Данные табл. 1.3 свидетельствуют, что эффективность крыльевого устройства СКПК зависит от сочетания трех основных характеристик: А - показателя эффективности; Рпу - относительной скорости движения судна и Кразг - коэффициента гидродинамической разгрузки судна. Выявление зависимостей между указанными характеристиками и основными проектными характеристиками судна является одной из основных задач при создании методики проектирования скоростных катамаранов с подводными крыльями.
Таким образом, анализ, выполненный в 1 главе, позволил выявить особенности конструкции СКПК и их отличия от других типов скоростных катамаранов. Основное отличие — наличие крыльевой системы, оказывающей влияние на некоторые соотношения главных размерений и энергетические затраты, необходимые для достижения скоростей, одинаковых для СКПК и СК.
В качестве наиболее целесообразных направлений для дальнейших исследований представляются следующие:
- статистический анализ главных размерений и их основных соотношений построенных и спроектированных СК и СКПК с целью разработки математической модели выбора главных размерений;
- анализ составляющих нагрузки масс с целью разработки метода оценки нагрузки масс при определении полного водоизмещения СК и СКПК;
- анализ и исследование гидродинамических характеристик СК и СКПК с целью выявления влияния элементов корпуса на ходовые качества судов этого типа;
- разработка методики проектного обоснования основных элементов и характеристик СКПК, позволяющей проектировать суда с оптимальными эксплуатационно-экономическими характеристиками.