Разработка методов расчета мореходных качеств высокоскоростного катамарана с подводными крыльями

• Автор: Хазова, Вероника Ивановна
• Шифр специальности: 05.08.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
0.1. Обзор современных типов катамаранных судов
0.2. Обзор литературы по мореходности катамаранных судов
0.3. Содержание и основные особенности диссертационной работы
ГЛАВА 1 Математическая модель движения высокоскоростного 24 катамарана с подводными крыльями в вертикальной плоскости
1.1 Системы координат и уравнения связей
1.2 Дифференциальные уравнения движения высокоскоростного
катамарана в вертикальной плоскости
1.3 Дифференциальные уравнения системы «двигатель-передача-
движитель»
1.4 Характеристики системы «двигатель-передача-движитель»
ГЛАВА 2 Гидродинамические силы, действующие на несущие системы
высокоскоростного катамарана с подводными крыльями
2.1 Гидродинамические силы, действующие на корпуса
высокоскоростного катамарана с подводными крыльями
2.2 Гидродинамические силы, действующие на крыльевое устройство 44 высокоскоростного катамарана с подводными крыльями
2.3 Учет влияния волнения и средств механизации крыла на величину 57 коэффициента подъемной силы
2.4 Определение силы сопротивления на крыле
2.5 Учет взаимодействия крыльев в системе «тандем»
2.6 Гидродинамические силы, действующие на гребные винты 65 высокоскоростного катамарана с подводными крыльями
2.7 Гидродинамические силы, действующие на рулевое устройство 70 высокоскоростного катамарана с подводными крыльями
ГЛАВА 3 Присоединенные массы, коэффициенты демпфирования и их
производные для высокоскоростного катамарана с подводными крыльями

при его движении в вертикальной плоскости
3.1 Присоединенные массы высокоскоростного катамарана с подводными крыльями
3.2 Производные по времени присоединенных масс высокоскоростного катамарана с подводными крыльями
3.3 Коэффициенты демпфирования и их производные по времени высокоскоростного катамарана с подводными крыльями
ГЛАВА 4 Организация модельных испытаний по исследованию мореходных качеств высокоскоростных катамаранов с подводными крыльями
4.1 Модельные эксперименты с судами на подводных крыльях
4.2 Проведение мореходных испытаний модели высокоскоростного катамарана с подводными крыльями в опытовом бассейне НГТУ
4.3 Исследование разгона модели высокоскоростного катамарана с подводными крыльями
4.4 Исследование хода на волнении модели высокоскоростного катамарана с подводными крыльями
Заключение Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
0.1 Обзор современных типов катамаранных судов
Одной из современных тенденций развития высокоскоростных перевозок является применение морских паромов, перевозящих автомобильную технику и пассажиров. В настоящее время в сегменте паромов строятся суда различных конструктивных исполнений - однокорпусные суда, суда на подводных крыльях (СГЖ), однако большую часть составляют катамаранные суда гибридного типа.
Подобные суда применяются в двух основных направлениях: как
высокоскоростные суда для перевозок пассажиров и как автомобильнопассажирские паромы, ориентированные преимущественно на морские высокоскоростные перевозки пассажиров особенно при движении на взволнованной поверхности моря. Причем наиболее приемлемы в качестве морских автомобильно-пассажирских паромов именно суда катамаранного типа, так как по требованиям мореходности они обладают значительными преимуществами по сравнению с однокорпусными и особенно с судами на подводных крыльях.
В первую очередь это объясняется большей площадью палуб катамарана по сравнению с аналогичным однокорпусным судном, а также высокими ходовыми качествами катамаранов при высоких скоростях, что можно объяснить большим удлинением составляющих их корпусов [47]. Однако основным преимуществом катамаранных судов являются их мореходные качества, напрямую связанные с их размерами. В целом, благодаря большой ширине катамаранам свойственна высокая начальная остойчивость. Качка катамаранных судов более умеренная, чем у однокорпусных, что создает благоприятные условия для пассажиров и грузов. Кроме того, применение современных систем стабилизации движения на волнении (включающих, в частности, подводные крылья) позволяет дополнительно снижать перегрузки таких катамаранов на волнении. Доля автомобильно-пассажирских паромов катамаранного типа, находящихся в

Немаловажное значение при оптимизации эксплуатационных характеристик двигателей имеет величина расхода топлива Вт и ее взаимосвязь с величиной движущего момента двигателя
Мдв 1,швтди ^ (117)

где г|е - эффективный кпд двигателя,
<2,, - низшая теплотворная способность топлива (ккал/кг).
Для определения момента трения в опорах валопроводов и передачах можно воспользоваться зависимостью от относительной частоты вращения гребного вала в форме [124]:
Мт.в, = (?!/«/ + ?2/)Мдв ■ (1 ■18)
Здесь коэффициенты постоянны для каждого валопровода, — частота
вращения /—го вала.
Момент сил трения в механизме двигателя определяется по аналогичной формуле
^Т.д.у=(^+^>дв- (1-19)
Здесь коэффициенты t3j и постоянны для каждого двигателя, иу- — частота
вращения у—го двигателя.
Инерционные свойства системы «двигатель-передача-движитель» можно учесть путем вычисления моментов инерции её частей. Момент инерции вращающегося в воде гребного винта находится по формуле:
(1-20)
где Jм - собственный момент инерции гребного винта, определяемый согласно [124] по формуле
■2М = 2,75 • 1О-8рм£)59(0 + 3), (1.21)
рм - плотность материала, из которого изготовлен гребной винт,