Проектирование движителей для многорежимных судов с учетом особенностей их работы на различных эксплуатационных режимах

• Автор: Пустошный, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.08.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Глава 1. Экспериментальное исследование поля скоростей вблизи

движителей различных типов, работающих на непроектных режимах

Введение к главе

1.1 Экспериментальное исследование гидродинамических характеристик обтекания лопастей гребных винтов без насадки

на швартовом и близких к нему режимах

1.2 Исследование гидродинамики движительного комплекса гребной винт - направляющая насадка, работающего в составе поворотной колонки при различных углах скоса

натекающего потока

1.3 Экспериментальное исследование возможности

улучшения характеристик подруливающих устройств

1.4 Исследование поля скоростей вблизи лопастей

крыльчатых движителей, используемых на позиционирующих судах

Глава 2. Применение результатов исследований некоторых двумерных задач об обтекании профилей при проектировании
многорежимных движителей
Введение к главе 2
2.1 Экспериментальное исследование кавитации на моделях
лопастей крыльчатых движителей
2.2 Расчетное исследование обтекания лопастей при больших
углах атаки с использованием RANS -code
Глава 3. Исследование возможности улучшения кавитационных качеств движителей при наличии требований
о многорежимности эксплуатации
Введение к главе
3.1 Исследование возможности улучшения кавитационных
характеристик гребных винтов на режиме динамического позиционирования
3.2 Исследование кавитационных характеристик модели
крыльчатого движителя в кавитационной трубе
3.3 Выбор типа движителей для позиционирующих судов
Глава 4. Кавитация гребных винтов колонок на режиме
маневрирования
Введение к главе 4. Новые задачи проектирования многорежимных гребных винтов, возникшие в связи с
внедрением колонок в качестве главных движителей
4.1. Наблюдения за кавитацией гребных винтов на
пассажирском судне ELATION, оборудованном колонками AZIPOD '
Глава 5. Проблемы прочности многорежимных винтов
5.1 Современное состояние задачи
5.2 Исследование физических особенностей обтекания
лопастей на режиме аварийного реверса

5.3. Измерение сил и моментов на модели гребного винта
при моделировании режима аварийного реверса
Заключение
Литература
Рисунки

Для решения все усложняющихся задач, которые ставятся в последние годы перед морским транспортом, средствами освоения океана и техническими судами различного назначения потребовалось применение новых типов кораблей и судов, реализующих возможности современных достижений науки в развитии морских технологий. В частности, одним из значительных направлений прогресса в морской технике явилось создание и широкое внедрение нового поколения судов для обеспечения подводно -технических работ, таких, как спасательные суда, суда для обслуживания месторождений, буровые, поисковые суда, тральщики - искатели. Все указанные типы судов представляют относительно новую морскую технологию работы с подводными объектами, предусматривающую, что рабочие операции производятся судами в режиме динамического позиционирования, под которым понимается удержание на точке или перемещение судна с заданным курсом и курсовым углом под воздействием ветра, течения, волнения. Развитие такой технологии стало возможным в связи с развитием подводной техники, средств гидроакустики для поиска и классификации подводных объектов и компьютеризированных систем динамического позиционирования. Последние включают в себя специализированные движительные комплексы, системы ориентации судов и автоматические системы управления при позиционировании.
В последнее время требования безопасности заставили устанавливать системы динамического позиционирования на пассажирских судах, в частности, чтобы обеспечить маневрирование и удержание в условиях штормового и ураганного ветра.
Перечисленные выше типы судов имеют различное назначение и, следовательно, различный спектр режимов эксплуатации и различный состав движительных комплексов. Так, суда для освоения шельфа, как правило, снабжены специальной системой динамического позиционирования с многочисленными мощными поворотными колонками и подруливающими устройствами, и требования на режиме перехода играют второстепенное значение. Эти суда используют также различные системы ориентации, включая спутниковые и специально установленные акустические буи - мощные акустические излучатели, что несколько снижает требования к их движителям, так как в этом случае не требуется обеспечивать низкие помехи работе гидроакустической станции.
Спасательные суда и суда для подводно - технических работ, как правило, снабжены также набором мощных колонок и подруливающих устройств, однако, зачастую на них предусмотрено использование для позиционирования главных движителей. Для этого типа судов принципиально важным является также быстрый переход в район аварийно - технических работ и использование акустической техники при поиске объектов на дне, поэтому для их движителей важными являются как высокие пропульсивные характеристики на ходовых режимах, так и кавитационные характеристики на режимах малого хода и позиционирования.
Тральщики - искатели являются наиболее сложным типом кораблей по набору требований к их движителям. Для них необходимы высокие пропульсивные и акустические характеристики на режимах свободного хода на переходах и при патрулировании, на режимах траления при буксировке тралов с большим сопротивлением, на режиме поиска целей на малом ходу, а также при позиционировании на режиме уничтожения целей с помощью подводных аппаратов.
Наконец, требования к движителям быстроходных пассажирских судов связаны не только с эксплуатацией их на различных скоростях хода (переход на высокой скорости и круиз на скорости, составляющей, как правило, половину скорости полного хода), но и с необходимостью (по условиям безопасности) позиционирования и удержания судна в аварийной обстановке в штормовых условиях, а также с обеспечением аварийного

В первом случае отмечено, что возможности кавитационной оптимизации при экстремально больших углах существенно зависят от относительной толщины оптимизируемых профилей. Тем не менее, для ряда условий такая оптимизация возможна даже для таких сложных объектов, как лопатки КД, не говоря уже про лопасти гребных винтов и средств активного управления.
Исследование бескавитационного обтекания профилей методами решения уравнений Рейнольдса позволило достаточно полно представить картину обтекания профилей с достаточно большими углами атаки, в том числе при наличии отрыва потока. В частности, оценена величина, характер и причины возникновения пульсаций на профиле при его отрывном обтекании.
Результаты в дальнейшем в рамках работы были использованы при проектировании движителей с многорежимным спектром эксплуатации, при которых существенную роль играют режимы с обтеканием лопастей при экстремальных углах