Исследование проблем безопасной эксплуатации многозвенных изгибаемых составов

• Автор: Девяткин, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.22.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ НАСТОЯЩЕГО ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Пути максимального использования пропускной способности

речного пути

1.2 Анализ существующих математических моделей движения МИСС

1.3 Цели и задачи настоящего исследования

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ КОРПУСНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СЕКЦИЙ МИСС

2.1 Исследование сопротивления воды движению состава

2.1.1 Сопротивление воды движению изолированных секций

2.1.2 Сопротивление воды движению МИСС
2.1.3 Исследование влияния струи от винтов на сопротивление
ведущей секции
2.2 Определение гидродинамических корпусных усилий секций МИСС
2.2.1 Определение корпусных усилий грузовой секции в присутствии соседних
2.2.2 Экспериментальное исследование абсциссы точки приложения главного вектора гидродинамических корпусных сил
2.3 Экспериментальное определение ширины ходовой полосы МИСС
2.3.1 Экспериментальные исследования в циреляционном бассейне
2.3.2 Испытания крупномасштабной самоходной модели
3 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ МИСС
3.1 Общие уравнения движения МИСС
3.2 Методика расчета ходовых характеристик МИСС
3.3 Методика расчета гидродинамических поперечных сил и
моментов на секциях МИСС
3.4 Уточнение математической модели МИСС методом
квазидинамичности
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ МАНЕВРОВ МИСС
4.1 Оценка достоверности математической модели
4.2 Расчет стандартных и эксплуатационных маневров МИСС
4.3 Оценка провозной способности МИСС
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Объективный анализ результатов этих работ показал, что они могут быть значительно уточнены как путем более критического подхода к применяемым методам, так и путем проведения дополнительных экспериментальных исследований. Расчеты по полученной математической модели приведут не только к уточнению количественных характеристик различных маневров, но и качественным выводам, упущенным при использовании существующих математических моделей. Так как МИСС наиболее эффективно может быть использована на малых реках, судоходные условия которых весьма сложны, управление этими составами требует от судоводителей специфической подготовки. Эта подготовка может быть достигнута путем обучения судоводителей, в частности, на судоводительских тренажерах различных типов. Тренажеры работают на основе математической модели, от достоверности которой зависит качество подготовки обучаемых специалистов. Для решения этой задачи необходимо создать математическую модель, наиболее реально и физически обоснованно описывающую параметры маневрирования МИСС в реальных условиях эксплуатации при произвольном маневрировании состава (течение, стесненность фарватера по глубине и ширине и т. Возможности разработки такой математической модели в настоящее время существенно расширены в связи с наличием быстродействующих персональных ЭВМ и пакетов исследовательских программ. Анализу существующих математических моделей движения МИСС, уточнению методов расчета гидродинамических усилий, действующих на корпуса секций с учетом их взаимодействия, исследованию проблем безопасной эксплуатации многозвенных изгибаемых составов на малых реках путем создания наиболее достоверной математической модели посвящена настоящая диссертационная работа. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. В первой главе проведен краткий анализ проблем обеспечения безопасной эксплуатации МИСС и эффективности использования на малых реках. Проанализированы общие уравнения движения изгибаемых составов на спокойной воде в различной концептуальной постановке. Показана необходимость разработки общей математической модели, учитывающей влияние течения и предельного мелководья. Проведен обзор и анализ методов определения гидродинамических характеристик многозвенных изгибаемых составов. Расчеты гидродинамических характеристик составов, проведенные по существующим методикам, показали необходимость их корректировки и создания новых методик, более корректно учитывающих взаимное влияние секций друг на друга и стесненность фарватера. Сформулированы цели и задачи настоящего исследования. Вторая глава посвящена экспериментальному исследованию гидродинамических корпусных характеристик секций МИСС, как изолированных, так и с учетом их взаимного влияния друг на друга. Приведены программы и методики экспериментальных модельных исследований в прямом и циркуляционном бассейнах, а также методики и результаты испытаний крупномасштабных самоходных моделей на открытой акватории. В третьей главе приведены разработанные автором методики расчета сопротивления МИСС, их ходовых характеристик, определения гидродинамических продольных, поперечных сил и моментов на секциях при произвольном маневрировании. На основании разработанных методик составлены общие уравнения движения МИСС и приведена развернутая форма математической модели, используемой в судоводительском тренажере. Четвертая глава содержит оценку достоверности разработанной автором математической модели. Проведено сравнение результатов расчета с результатами испытаний крупномасштабной самоходной модели. Проведены систематические расчеты стандартных маневров МИСС, оснащённого кормовым ДРК, стабилизаторами, либо тем и другим вместе, сформулированы практические рекомендации по выбору их оптимальных характеристик. На основе условия необходимой безопасности плавания проведена сравнительная оценка провозной способности МИСС и существующих судов и составов для их планируемой эксплуатации на малых реках или участках водного пути, с габаритами соответствующими малым рекам 4 класса. Приведен пример расчета прохождения МИСС участка такой малой реки. В заключении излагаются основные результаты и выводы, полученные в настоящей работе.