автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.03, диссертация на тему:Разработка методики проектного обоснования скоростных катамаранов с подводными крыльями

кандидата технических наук
Сахновский, Эдуард Борисович
город
Санкт-Петербург
год
2005
специальность ВАК РФ
05.08.03
цена
450 рублей
Диссертация по кораблестроению на тему «Разработка методики проектного обоснования скоростных катамаранов с подводными крыльями»

Автореферат диссертации по теме "Разработка методики проектного обоснования скоростных катамаранов с подводными крыльями"

Санкт - Петербургский Государственный Морской Технический Университет

САХНОВСКИЙ Эдуард Борисович

УДК 629.12.001

На правах рукописи

Разработка методики проектного обоснования скоростных катамаранов с подводными крыльями

Специальность 05.08.03 - проектирование и конструкция судов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт - Петербург 2005

Диссертационная работа выполнена на кафедре Проектирования Судов Санкт-Петербургского Государственного Морского Технического Университета.

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор А.Г. Ляховицкий

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ЕЛ. Роннов

кандидат технических наук, старший научный сотрудник В.Н. Аносов

Ведущая организация - ОАО «Инженерный центр судостроения», Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится.

«30» ^

2005 г. в

час. на засе-

дании Диссертационного Совета Д 212.228.01 по присуждению ученых степеней доктора технических наук при Санкт-Петербургском Морском Техническом Университете по адресу: 190008, Санкт-Петербург, Лоцманская ул., д.3, Актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПБГМТУ. Отзывы просим направлять в адрес Диссертационного совета университета в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью.

Автореферат разослан «"< •> » / 2005 г.

Ученый секретарь

Диссертационного Совета Д 212.228.01 доктор технических наук, профессор

А.Н.Суслов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

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.

Работы по созданию СК, в том числе с крыльевыми устройствами (КУ) и с динамической разгрузкой воздухом, ведутся в настоящее время в Австралии, Норвегии, Японии, Великобритании, Южной Африке, США, России, и др.

При этом полезно применение и дальнейшее развитие накопленного ранее отечественного опыта проектирования судов на подводных крыльях и на воздушной подушке. В ближайшем десятилетии будет существовать обширный мировой рынок СК, для участия, в котором придется преодолевать жесткую конкуренцию. Представляется, что наиболее перспективный путь - создание «гибридных» судов, совмещающих положительные качества традиционных СК и возможности подводных крыльев или воздушной подушки.

Все это делает актуальными обобщение опыта проектирования и оценку достигнутого уровня проектирования СК, которые используются, в основном, в качестве пассажирских и автомобильно-пассажирских паромов. Особую актуальность приобретают вопросы проектирования новых типов СК, в частности, с гидродинамической разгрузкой корпуса, которые, по имеющемуся опыту проектирования строительства и эксплуатации, имеют более высокие пропульсивные и мореходные качества, чем традиционные катамараны. Такие СКПК имеют водоизмещение от 20 до 500 т, длину - от 12 до 60 м, скорость хода - до 55 узлов.

Создание методики проектного обоснования скоростных катамаранов с подводными крыльями, являющимися составной частью системы стабилизации хода на волнении пассивного (стационарные подводные крылья), либо активного (автоматически регулируемые подводные крылья) типов, актуально. Подобная методика должна позволять выбирать оптимальные основные элементы и характеристики СКПК, а также выполнять анализ влияния этих элементов и условий эксплуатации судов на технико-экономические показатели их работы.

Поставленная задача может быть решена с использованием методов проектного анализа, математической статистики и экспериментальных исследований, а также современных методов оптимизации основных элементов и характеристик скоростных судов.

Теоретическая база исследования

Теоретической базой исследования являются труды отечественных и зарубежных ученых в области проектирования и оптимизации скоростных судов, ходкости и мореходности скоростных катамаранов. По общей теории проектирования и оптимизации важны работы В.В. Ашика, А.В. Бронникова, В.М. Па-шина, Ю.И. Нечаева. В области проектирования скоростных судов - это работы

A.И. Гайковича, Ю.Н. Горбачева, Г.Ф. Демешко, С.И. Логачева, В.И. Любимова,

B.Н. Разуваева, ЕЛ. Роннова, Г.В. Савинова, Б.А. Царева, А.В. Шляхтенко. В области ходкости и мореходности скоростных катамаранов - В.Н. Аносова, М.А Басина, В.А Дубровского, Н.В.Корнева, А.Г. Ляховицкого, K.G.Hoppe, G.Migeotte и др.

Объект исследования

Объектом исследования являются скоростные катамараны водоизмещением до 500 т с подводными крыльями, которые являются составной частью системы стабилизации хода на волнении пассивного (стационарные подводные крылья), либо активного (автоматически регулируемые подводные крылья) типов, движущиеся в переходном режиме или в режиме глиссирования со скоростями 20...55 узлов.

Цель и содержание работы.

Целью работы является создание методики проектного обоснования на начальной стадии проектирования главных размерений и характеристик скоростных катамаранов, имеющих подводные крылья, с улучшенными пропульсивны-ми и мореходными качествами, по сравнению со скоростными катамаранами без крыльев.

Научная новизна исследования.

В диссертации разработана и реализована в программном обеспечении математическая модель проектирования особого типа судна - скоростного катамарана, имеющего подводные крылья (СКПК).

Новые результаты, полученные в диссертации, включают:

• Статистико-вариационный метод выбора главных размерений СК, в том числе с гидродинамической разгрузкой подводными крыльями.

• Методику оценки массы судна при оптимизации главных размерений СКПК.

• Экспериментальные данные, методику расчета сопротивления и мощности главных двигателей СК и СКПК.

• Методику проектного обоснования основных элементов и характеристик СКПК.

Положения, выносимые на защиту.

Основные результаты работы, являющиеся предметом защиты, изложены в выводах и заключениях к соответствующим главам. Это, в первую очередь, математическая модель проектного обоснования размерений и характеристик скоростного катамарана с подводными крыльями, предельными случаями которого являются традиционные катамараны и суда-катамараны на подводных крыльях (со 100% разгрузкой корпуса); результаты анализа систематических расчетов характеристик СКПК с оптимальными, по экономическим показателям, главными размерениями; зависимости, позволяющие определять основные параметры и эффективность крыльевого устройства, а также, мощность главных двигателей СКПК.

Практическая значимость.

Практическая значимость диссертационного исследования обеспечена прикладной направленностью работы и созданием конкретных программных продуктов, приспособленных к практике работы проектных организаций и учебного процесса ВУЗов.

Внедрение.

Основные положения разработанной методики используются в учебном процессе ряда ВУЗов (СПбТМТУ, СПГУВК), применены при обосновании новых типов СК в ОАО «Инженерный центр судостроения» и разработке математической модели судоводительского тренажера в СПГУВК.

Апробация.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку:

• на межвузовской научной конференции "Основные направления эксплуатации корабельной техники и тенденции совершенствования инженерного образования", Военно-Морской инженерный институт, Санкт-Петербург, 23-26 апреля 2002 г.;

• на Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии в кораблестроительном образовании, науке и производстве, посвященной памяти профессора В.М. Керичева, Нижегородский Государственный технический университет, Нижний Новгород, 24-26 сентября 2002 г.;

• на Третьей Международной конференции по судостроению (Third International shipbuilding conference ), ISC' 2002, ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, СПб, 8-10 октября 2002 г.;

• на 4 и 5 Международных конференциях по морским интеллектуальным технологиям (МОРИНТЕХ - 2001, - 2003), Санкт-Петербург, сентябрь 2001 г. и октябрь 2003 г.;

• на юбилейной конференции профессорско-преподавательского состава, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга, СПбГМТУ, СПб, 2003 г.;

• на Международной научно-практической конференции, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга "Безопасность водного транспорта", СПГУВК, СПб, 2003 г.

Публикации.

Основное содержание диссертации отражено в 12 публикациях.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка и приложений. Объем - 200 страниц, в том числе 22 таблицы, 80 рисунков, графиков и блок-схем. Объем приложений - 17 стр. В списке литературы 91 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновываются актуальность темы диссертации, характеризуется объект исследования, формулируется постановка задачи и цель работы, рассматривается общая последовательность исследования, приводится перечень принятых обозначний и сокращений.

В первой главе «Проектные и конструктивные особенности скоростных катамаранов с подводными крыльями» проанализированы возможные подходы к классификации скоростных катамаранов и предложена методология сравнительного проектного анализа их характеристик. Рассмотрены публикации по исследованиям особенностей проектирования скоростных катамаранов, в том числе -и с подводными крыльями. Проанализированы конструктивные особенности катамаранов с подводными крыльями и схемы крыльевых устройств, применяемых на современных скоростных катамаранах.

Отмечается, что традиционные скоростные катамараны (СК) среди других типов быстроходных судов для коммерческих перевозок (однокорпусных, СПК и СВП) занимают в настоящее время первое место по распространению.

Проектирование и строительство отдельных скоростных катамаранов началось в 70-х годах в различных странах (Норвегии, Италии, России и других). Серийное строительство СК началось в 1971 г. в Норвегии. Таким образом, история развития судов этого типа насчитывает около 35 лет. К настоящему времени развитие СК идет по нескольким направлениям. Это касается как архитектурно-конструктивного типа и водоизмещения, соотношения главных размерений и формы обводов корпусов, так и назначения, скоростных режимов и типа движителей.

Выполненный обзор показывает, что опыт проектирования и эксплуатации СК еще не позволяет выбрать наиболее оптимальные конструкции для каждого конкретного судна. Поэтому классификация СК в настоящее время не может считаться законченной.

Анализ современных публикаций по исследованиям в области проектирования СКПК показывает, что в настоящее время изучаются в основном частные вопросы: гидродинамики, оценки нагрузки масс, выбора главных размерений и оценки стоимости строительства СКПК. В то же время комплексная методика проектного обоснования СКПК, учитывающая совокупные затраты на создание и эксплуатацию судов подобного типа, отсутствует.

В качестве одного из показателей, характеризующих эффективность крыльевого устройства, в данной работе предлагается использовать безразмерную характеристику - Л = (Зпк/У213)хКпк (впк - площадь подводных крыльев; V - водоизмещение судна; гидродинамическое качество крыльевого устройства), в соответствии с которым применяемые в настоящее время на СК крыльевые устройства можно подразделить на две группы. При А< 5.0 СКПК оборудуются различными носовыми подводными крыльями и кормовыми вспомогательными элементами гидродинамической разгрузки (интерцепторами, транцевыми закрылками и т.д.). СКПК с А>5.0 имеют, как правило, носовые и кормовые под-

водные крылья, компоновка которых соответствует одной из применяемых на однокорпусных СПК схем.

Выполненный в первой главе анализ позволил определить наиболее целесообразные направления для дальнейших исследований СКПК:

- статистический анализ соотношений главных размерений построенных и спроектированных СК и СКПК с целью разработки математической модели выбора главных размерений;

- анализ составляющих нагрузки масс с целью разработки метода оценки нагрузки 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 метода проектного обоснования основных элементов и характеристик СКПК, позволяющего проектировать суда с оптимальными эксплуатационно-экономическими характеристиками.

Во второй главе «Сравнительный анализ проектных характеристик скоростных катамаранов без подводных крыльев и с крыльями» выполнен анализ проектных характеристик традиционных СК и СКПК, получены статистические зависимости, связывающие между собой основные параметры корпуса, предложены расчетные схемы оценки нагрузки масс скоростных катамаранов, выявлено влияние места расположения и эффективности подводных крыльев на внешние нагрузки, определяющие прочностные параметры скоростных катамаранов. Проанализированы имеющиеся данные по гидродинамическим характеристикам СК и СКПК на тихой воде и волнении. Полученные результаты явились основой для разработки блоков выбора главных размерений, водоизмещения, расчета нагрузки масс при оптимизации основных элементов и характеристик СК и СКПК.

СКОРОСТНЫЕ КАТАМАРАНЫ

СК

Традиционные с круглоскулыми и ост-роскулыми обводами

I) = 50....500 т т|В\у=0>2...03 Ьнб =20...60 м В„б=6...15м У8=20...50уз. ... 3.0

К-13...6 К,=8...4,5

1^В„6 = 2,5....4,1

Ь/В,=7...17 5 =0,35...0,65 Ь=(Виб- В)) / Ь =0.17...031

Катамараны с подводными крыльями

0 = 50....500т

Ьнб=20...60м В„6 =6.„15 м у5= 20 ...55 уз. Кпу=2.2... 4.0 К »13...6 Ко-8...43

1щ/Внб= 2,7....4,1 В

Ш1 =7...16 2 =0,40....0,70 Ь^ЧВдб - В]) / Ь Н).15...031

WPS

С волнопронзающими обводами

О-200....2000 т Т1в\у=0,25...0,45 Ц,6=30...120 м В„в=8...30 м 25 ...45 уз. Рпу"1.8... 2.6 К-17...10 К.-12.,

1^8x6 = 2,4....4,2 В,/Т = 1Д....2,8 Ь/В,=9...20 В =0,45...0,63 МВнб-В1УЪ=0.25...0.40

Рис.1. Основные характеристики и соотношения главных размерений СК и СКПК

Статистический анализ проектных характеристик СК и СКПК включает построенные и спроектированные скоростные пассажирские и автомобильно-пассажирские паромы, водоизмещением от 50 до 500 т, длиной - от 12 до 60 м и скоростью хода - от 20 до 55 узлов. При разработке статистических зависимостей использованы данные по зарубежным и отечественным катамаранам различных типов. Общее число объектов - более 100, из них около 20 - скоростные катамараны с подводными крыльями. Основные результаты анализа основных характеристик судов, их главных размерений и соотношений представлен на схеме (рис.1).

Структура алгоритма определения главных размерений и проектных характеристик катамарана, в зависимости от заданных в качестве исходных данных дедвейта (Б^О или массы полезной нагрузки (РП(и1) и эксплуатационной скорости хода уд представлена выражением (1):

[ОУ/ (Рпол), У5ЬI* -> Ви6 Бп -1 ^В, ->Т -Л-* V,-*« (1)

Здесь Ь.,6, В„6, - соответственно наибольшая длина и ширина С К; 8„ -площадь главной палубы; Ь, Вь Т, 5 - соответственно длина, ширина, осадка и коэффициент общей полноты одного корпуса СК по ватерлинию; -объемное водоизмещение одного корпуса; N3; - суммарная мощность энергетической установки катамарана.

Полученные в работе результаты статистической обработки представлены графически и в виде эмпирических формул. На рис. 2 и 3 показаны зависимости наибольшей длины катамаранов от полезной нагрузки и от наибольшей ширины.

На основании результатов статистической обработки характеристик вместимости и площади палуб, относительной высоты борта предложены неравенства, позволяющие в процессе проектирования определить компоновочный тип скоростного катамарана (с одноярусной или многоярусной надстройкой) и назначить высоту борта с учетом предельного волнения на линии эксплуатации. Например, если площадь главной палубы соответствует неравенству

то, в соответствии с результатами анализа данных по вместимости скоростных катамаранов, этой площади достаточно для скоростного катамарана с одноярусным пассажирским салоном для заданного количества пассажиров и размещения на ней всех вспомогательных помещений. Аналогичные неравенства получены для катамаранов с 2-х и 3-х ярусными надстройками.

Рис. 2. Зависимость наибольшей длины ката- Рис. 3. Зависимость наибольшей ширины ка-маранов от полезной нагрузки тамарана от наибольшей длины

Высота борта СК и СКПК водоизмещением до 500 т и длиной до 50 м изменяется от 1.5 до 5.0 м. При этом относительная высота борта судов, как показывает статистика (рис.4), изменяется в следующих пределах:

0.07 <Н/Ь„6 ¿0.13 для СКПК. (4)

Относительно меньшая высота борта, характерная для СКПК, может быть объяснена особенностью конструкции СКПК: увеличением эксплуатационного вертикального клиренса за счет всплытия СКПК от действия подъемной силы подводных крыльев, что позволяет снизить величину вертикального клиренса при статическом состоянии судна. В результате снижаются волновые и динамические нагрузки на конструкции соединительного моста в эксплуатационном режиме движения при одинаковых величинах осадки корпусов в статике для СКПК и СК.

По данным статистики традиционные скоростные катамараны (СК) с высотой борта Н<2.3 м эксплуатируются при волнении до II баллов, с Н<2.8 М - при волнении до III баллов, с Н^3.55 м - при волнении до IV баллов. Анализ показывает, что СКПК, имеющие одинаковую высоту борта с СК, способны эксплуатироваться на волнении, большем, примерно, на 1 балл шкалы Бофорта.

На основании статистических данных получено, что разница в высоте борта между СК и СКПК, эксплуатирующихся при одинаковой высоте волны 3% обеспеченности, может быть оттенена по слештотттей ггоиближенной зависимости

ДН = 0.2 Из* ± 0.1м. (5)

С учетом зависимости (5), для использования на начальных стадиях проектирования, предложены следующие зависимости, позволяющие оценить высоту борта скоростного катамараня-

Н = Т + 0.7 Ьз% - дня СК; (6)

Н = Т + 0.5 Ь3% - для СКПК, (7)

где - высота соединительного моста катамарана, принимаемая по конструктивным и прочностным соображениям.

Рис. 4. Зависимость высоты борта СК и СКПК от наибольшей длины судна.

Рис.5. Удельная мощность СК и СКПК, потребная для транспортировки заданного дедвейта.

Мощность главных двигателей на начальном этапе проектирования может быть оценена по статистическим данным. Статистические данные для определения суммарной мощности энергетической установки и СКПК приведены на рис.5 в виде зависимости NJ;/DW = £У,$).

На рис.5 дополнительно отмечены зоны постоянных скоростей, которые показывают тенденцию снижения потребной удельной мощности, при с ростом размеров скоростных катамаранов. Необходимо отметить, что основная масса эксплуатирующихся СК и СКПК имеет эксплуатационную скорость 25...45 узлов и удельную мощность на тонну водоизмещения 40...20 кВт/т - для судов водоизмещением 50...300 т и 25...15 кВт/т - для судов большего водоизмещения. Данные рис. 5 свидетельствует, что катамараны, оборудованные крыльевыми устройствами (СКПК), при одинаковых величинах водоизмещения и скорости, требуют для эксплуатации меньшей удельной мощности.

Анализ статистических данных по построенным СК и СКПК свидетельствует, что, в первом приближении, оценка главных размерений СК и СКПК может быть выполнена по одинаковым зависимостям, так как установка подводных крыльев не вносит существенных различий в размеры судов в плане. Некоторое снижение массы СКПК, из-за меньшей высоты борта, компенсируется массой крыльевого устройства и массой местных усилений корпуса СКПК. При этом наибольшее влияние на размеры судов в плане и водоизмещение (при оказывает ярусность надстройки, что необходимо учитывать при разработке алгоритма нагрузки масс катамарана. Коэффициенты полноты водоизмещения СК и СКПК изменяются в пределах При этом большие значения ха-

рактерны для судов с малой осадкой , имеющих, как правило, острос-

кулые полуглиссирующие и глиссирующие обводы корпусов. Существенное отличие наблюдается в мощности главных двигателей СК и СКПК, особенно для судов, движущихся с большими числами Фруда. Влияние этого фактора проявляется в массе машинной установки, что должно учитываться в алгоритме проектирования СК и СКПК. Необходимо отметить, что если оставаться в пределах рассмотренной статистики, то автоматически, в первом приближении, выполня-

ются требования к прочности, остойчивости и непотопляемости, предъявляемые к проектируемым СК и СКПК.

С целью создания алгоритма расчета нагрузки масс был выполнен подробный анализ нагрузки масс российских скоростных катамаранов по шести судам различного назначения: по трем традиционным СК и трем СКПК. Анализ нагрузок масс построенных судов выполнялся по исполнительной нагрузке масс рабочего проекта, а для проектов - по исполнительной нагрузке масс технического проекта.

Как показал выполненный анализ, наибольший удельный вес в составе полного водоизмещения судна занимает масса корпуса (48...58%), в том числе масса металлического корпуса - (25-33%). Масса механизмов - (11-19.5%), судовых систем - (4.4 - 8.9%), электро и радиооборудования - (4 - 9.9%) и заполнения механизмов и систем - (1 -2%). Удельный вес дедвейта в составе полного водоизмещения составляет (16-20%) у пассажирских судов и 11-12% - у судов экологического контроля. Масса крыльевых устройств зависит от типа крыльевого устройства и материала и не превышает 2...3% полного водоизмещения судна. На основании полученных материалов были разработаны два алгоритма расчета нагрузки масс, отличающиеся способом расчета массы корпуса.

Показана целесообразность применения при разработке алгоритма расчета нагрузки масс СК и СКПК алгоритма, учитывающего влияние высоты борта катамарана на массу его корпуса.

Далее, с целью оценки влияния крыльевого устройства на расчетные характеристики продольной прочности катамарана были выполнены расчеты изгибающего момента, действующего в продольной плоскости судна, который является одной из составляющих внешних сил, действующих на скоростной катамарана в процессе эксплуатации. Расчеты выполнялись на ПЭВМ по рекомендациям РМРС, приведенным в документах «Правила классификации и постройки высокоскоростных судов» Бюллетень дополнений и изменений №1 (часть П. «Конструкция и прочность корпуса») РС, изд. 2000 г.

В процессе исследования в качестве основных факторов, влияющих на внешние нагрузки, принимались место расположения носового крыла по длине судна (при фиксированном расположении кормового крыла) и коэффициент разгрузки катамарана Кри^УЮ®. Здесь У - подъемная сила крыльевого устройства, кН, Б -водоизмещение катамарана в статике, т.

В качестве фактора, определяющего место расположения носового крыла, принят коэффициент - расстояние от миделя до места

размещения носового крыла, в долях полудлины судна Ь. Расчеты внешних сил выполнялись при трех значениях коэффициента и

фиксированном положении кормового крыла с координатой , а

также, трех значениях коэффициента разгрузки катамарана и

0.75. Расчетное исследование проведено на примере скоростного катамарана-эколога "Россия" пр. 23107Э.1, построенного на МЗ "Алмаз" и эксплуатирующегося в настоящее время. Значение продольного изгибающего момента, дейст-

вующего на катамаран «Россия» без использования крыльевого устройства, получены в процессе его проектирования и являются базовыми для сравнения.

На рис.6 показано изменение составляющих суммарного изгибающего момента: момента на тихой воде волнового момента динамического момента Мд. Получено, что изгибающие моменты на тихой воде возрастают при увеличении коэффициента разгрузки. При изменении положения крыла по длине от значения изгибающих моментов на тихой воде умень-

шаются, а при Кя=0 (Ь/2) - меняют знак с «+» на «*». Это является следствием того, что разгружающее усилие, действующее в средней части корпуса от носового крыла, обусловливает перегиб судна, а в носовой оконечности -создает прогиб.

Место расположения носового крыла и коэффициент разгрузки оказывают слабое влияние на волновые изгибающие моменты. Это объясняется тем, что основным параметром, определяющим волновую составляющую расчетного изгибающего момента, является расчетная длина судна, которая, как показывают выполненные расчеты меняется не более, чем на 13% при принятых вариациях расположения крыла и коэффициента разгрузки судна.

Результаты расчетов динамической составляющей изгибающих моментов показывают, что положение носового крыла практически не оказывает влияния на величину динамического момента. Определяющее влияние имеет коэффициент разгрузки. С увеличением Крщт динамическая составляющая изгибающего момента резко уменьшается. Это объясняется уменьшением водоизмещения и длины судна за счет подъема корпусов из воды и увеличением вертикального клиренса на миделе при увеличении коэффициента разгрузки.

Рис.6. Изменение составляющих суммарного изгибающего момента: момента на тихой водеМ,», волнового моментаМ, и динамического момента Мд

Рис 7. Влияние коэффициента разгрузки Криг и места расположения носового крыла Кц на суммарные изгибающие моменты _-прогиб корпуса;___- перегиб корпуса.

На рис. 7 приведены суммарные изгибающие моменты при прогибе и перегибе катамарана Данные рис.7 свидетельствуют, что суммарный изгибающий

момент при прогибе снижается при увеличении коэффициента разгрузки и по мере смещения носового крыла к миделю судна, а при перегибе суммарный изгибающий момент (при Kpa3r=COnst) увеличивается, по мере смещения носового крыла к миделю судна. При Ки= Const, суммарный изгибающий момент снижается с ростом

Таким образом, выполненное исследование показывает, что установка крыльевого устройства не увеличивает суммарные изгибающие моменты, действующие на катамаран в процессе эксплуатации, что может явиться резервом для экономии массы корпуса при проектировании и постройке СКПК.

Вторая глава заканчивается сравнительным анализом гидродинамических характеристик скоростных катамаранов различных типов. В нем проанализированы опубликованные данные сравнительных модельных испытаний СК и СКПК на тихой воде и волнении, а также выполнен анализ гидродинамических и пропульсивных качеств судов этого типа. Результаты этого анализа свидетельствуют, что ходовые и пропульсивные качества СКПК зависят от типа крыльевого устройства, коэффициента разгрузки корпуса и гидродинамического качества корпусов, на которых установлено крыльевое устройство. Выполненный анализ позволил разработать ряд эмпирических зависимостей, позволяющих оценить ускорения и амплитуды бортовой и килевой качки СКПК на начальных стадиях проектирования.

В третьей главе «Экспериментальное исследование характеристик ходкости скоростных катамаранов и разработка методики ее прогнозирования при проектировании» выполнены сравнительные модельные испытания СК и СКПК на тихой воде и волнении, на основе которых предложена методика расчета сопротивления и мощности двигателей судов этого типа.

Эксперимент по изучению влияния элементов корпуса и параметров подводных крыльев на ходовые качества скоростных катамаранов был выполнен диссертантом в опытовом бассейне СПбГМТУ на серии моделей скоростных катамаранов, характеристики которых представлены в табл.1.

Для разработки методики расчета СК дополнительно были испытаны изолированные одиночные корпуса моделей катамаранов, представленных в табл.1 и, дополнительно, изолированный корпус модели пр. 23107Э.1.

Буксировочные испытания серии моделей катамаранов и изолированных корпусов проводились на глубокой тихой воде и волнении в диапазоне скоростей от 0.5 до 4.5 м/с, что соответствует числу Фруда по длине от 0.12 до 1.2 и по водоизмещению - от 0.35 до 3.5, т.е. охватывают режим плавания, переходный режим движения и глиссирования.

Основные результаты буксировочных испытаний были обработаны в виде зависимостей коэффициента остаточного сопротивления от числа Фруда. На рис.8, в качестве примера, представлены кривые остаточного сопротивления изолированных корпусов и моделей СК.

Характеристики моделей скоростных катамаранов

Таблица 1

№ модели В„м Ьди, м Т,м й, кг Дм2 Ьдп /1. ]-МТ>/р)м ив,

1451 1.45 0.113 в. 192 0.051 8.25 0.417 0.13 7,25 12,83 0£35

1452 0.247 0.17 0.21

1453 0.305

1851 1.85 0.113 0.247 0.051 11.58 0.548 0,13 8,16 16,37 0^35

1852 0.315 0,17

1853 0.389 0М

2251 2.25 0.113 0.293 0.051 14.90 0,679 0,13 9,13 19,91 0&5

2252 0.383 0,17

2253 0.473 ОМ

1854 1,85 0.113 0.315 0.044 9,10 0,490 0,17 8,85 16,37 0Л24

1855 0.059 14.20 0,607 7,64 0,435

1856 0 074 20,00 0,729 6,83 0,570

Далее, на исследованных моделях СК были испытаны шесть различных вариантов крыльевых устройств, различавшихся схемой («самолетная», «тандем»), размещение крыльев по длине модели и углами атаки крыльев. Результаты исследований ходовых качеств СК с подводными крыльями представлялись в виде кривых остаточного в функции числа Фруда, а также в виде параметра т, характеризующего изменение отношения гидродинамического качества СКПК и СК с ростом скорости.

На рис.9 показано влияние установки подводных крыльев на модель СК2, а на рис. 10 - влияние типа подводных крыльев на изменение параметра т. Экспериментальные данные подтверждают известные факты о положительном эффекте (т>1.0) от установки подводных крыльев на СКпри Рпу>2.1...2.5 в зависимости от эффективности крыльевого устройства.

На основе полученных в эксперименте материалов были разработан способ расчета сопротивления и мощности главных двигателей СК и СКПК, представленный далее в алгоритме проектного обоснования судов этого типа.

Рис. 8. Влияние относительной длины изолированных корпусов (а) и горизонтального клиренса Ь/Ь моделей СК (б) на изменение коэффициента остаточного сопротивления.

14

Рис. 9. Влияние относительной скорости дви- Рис. 10. Влияние типа подводных крыльев и жения на коэффициенты остаточного сопро- числа Фру да на изменение параметра m испы-тивления моделей СК2 и СКПК2. танных моделей СКПК.

В четвертой главе «Методика проектного обоснования скоростных катамаранов с подводными крыльями» представлены результаты разработки алгоритма и программного обеспечения для ПЭВМ, а также анализ численного эксперимента по оптимизации основных элементов и характеристик СКПК.

Задача оптимизации основных элементов СКПК сводится к определению вектора варьируемых параметров

В„б • наибольшая длина и ширина катамарана, м; В) - ширина корпуса катамарана, м; Т- осадка катамарана, м; Кра^УЯ^ - коэффициент гидродинамической разгрузки катамарана; Y- подъемная сила подводных крыльев, кН; D -массовое водоизмещение катамарана, т.,

который совместно с вектором заданных характеристик судна обеспечивают экстремум критерия оптимизации

С(Х,г)-»гшп(тах) (9)

и выполняются требования и ограничения, характеризующие качества судна как плавучего транспортного средства, а именно:

- требование к вместимости палуб скошстного катаматна

Бл(Х, Ъ) • вд^ 0 (10)

- суммарная площадь палуб СКПК;

- норматив площади на 1 пассажира (с учетом площади на вспомогательные помещения); - число пассажиров, перевозимых на СКПК; - число пассажирских палуб СКПК,

- уравнение масс

- составляющие нагрузки масс СКПК, т; - полезная нагрузка, перевозимая СКПК;

-уравнение плавучести

- уравнение ходкости Ы^Х, X) - ЩХ, 2)*у(Х, 2)![г\{Х, 1)* Г|5]= 0 (13)

^(Х, - суммарная мощность главных двигателей, кВт; ЩХ, Z) - полное сопротивление сопротивления СКПК, кН; '»'(Х, X) - скорость хода судна, м/с; Т|(Х, Z) - пропульсивный коэффициент; Т|5 - коэффициент, учитывающий потери на валопроводы, редуктора и т.д.

- требование к минимальной высоте надводного борта

Н(Х, Z) - высота борта судна; Ьы - значение вертикального клиренса на миделе; ^

- высота соединительного моста,

- ограничения зоны поиска оптимума по варьируемым параметрам:

2.5^ ЬЛ^ 4.0 (15)

1.5 < В/Г < 3.0

0.1 < К^г < 1.0

- ограничения на диапазон возможных значений характеристик судна указываемых в задании на проектирование, например, пассажировместимости, скорости хода, дальности плавания:

30 чел <п„< 500чел; 20 уз. 2 V, < 55 уз;

10 миль 5 Япл й 1000 миль и т.д. (16)

В качестве критерия оптимальности могут быть приняты следующие экономические показатели:

- срок окупаемости капитальных вложений Т„=ккС/(Д-Р), год, (17)

- величина прибыли от эксплуатации судна

- величина себестоимости перевозки

- величина удельных совокупных затрат

где Р - полные расходы по судну за навигацию, млн. $;

Е- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (0.12); С- строительная стоимость судна, млн.

- коэффициент непроизводственных расходов на строительство судна; Q - провозная способность судна за навигацию, пасс*миль;

Д- доход судна за навигацию, млн. $.

На рис.11 показана принципиальная блок-схема алгоритма, состоящая из отдельных функциональных блоков, которые в процессе развития программы могут корректироваться и дополняться новой информацией:

- блок исходных данных (№1);

- блок варьируемых независимых параметров (№2);

- блок расчета вместимости судна (№3);

- блок расчета основных элементов судна, включая водоизмещение (№4);

- блок расчета сопротивления и мощности скоростного катамарана (№5);

- блок выбора основных элементов подводных крыльев (№:6);

- блок расчета сопротивления и мощности скоростного катамарана с подводными крыльями (№ 7);

Рис. 11. Общая блок-схема алгоритма проектного обоснования скоростного катамарана с подводными крыльями.

блок расчета нагрузки и координат центра масс (№8); блок расчета высоты генерируемой судном волны (№9);

- блок расчета допустимой скорости и характеристик мореходности на нерегулярном волнении (№ 10);

- блок расчета эксплуатационно-экономических показателей работы судна (№11).

Основой блоков №№ 3,4,8 представленного на рис.11 алгоритма, являются данные, полученные автором в результате статистической обработки данных по натурным скоростным катамаранам, в том числе - и с подводными крыльями. Блоки №№ 5,7,9,10 разработаны с привлечением экспериментальных данных, полученных, с участием автора, в опытовом бассейне СПбГМТУ. При разработке алгоритма блока № 6 использованы натурные и экспериментальные данные по конструктивным схемам и гидродинамическим характеристикам крыльевых устройств и особенностям их размещения вблизи корпусов катамарана.

Блок №11 разработан с использованием данных отечественных судостроительных заводов по затратам при выполнении судокорпусных работ с использованием сплавов АМг и данных по накладным расходам. Стоимость покупного оборудования (главные двигатели, редуктора, водометные движители и т.д.) рассчитывается по эмпирическим зависимостям, предложенным Karayannis Т., Molland A.F. и Williams Y.S.

На основе алгоритма была разработана программа для ПЭВМ, которая позволяет в автоматизированном режиме рассчитывать основные элементы корпуса и характеристики СК и СКПК при варьировании соотношений их главных размерений и коэффициента разгрузки корпуса СКПК. В зависимости от способа задания исходных данных программа позволяет рассчитывать элементы и характеристики, как одиночных судов, так и серии судов общим количеством, доходящим до 800 объектов.

По разработанной программе был выполнен численный эксперимент, который был разделен на два этапа:

1. Проверка адекватности разработанного алгоритма опытным данным по построенным судам и анализ результатов оптимизации основных элементов СК и СКПК, в том числе - и с ограничением по высоте отходящей волны.

2. Анализ влияния изменения основных характеристик судна и условий эксплуатации, принимаемых на первом этапе в качестве исходных данных, на технико-экономические показатели СКПК.

На рис. 12 представлены результаты проверки адекватности алгоритма опытным данным. Данные по 10 построенным и спроектированным СКПК с различными типами крыльевых устройств и трем традиционным CK показывают, что модуль среднего, по 9 расчетным элементам и характерно- тикам судов L, Т, H, Bi, D, DW, Nj), отклонения от построечных данных Д^, изменяется от 2 до 4,5 %, что вполне достаточно для обоснования характеристик судов на начальных стадиях проектирования.

После тестирования программы были выполнены систематические расчеты по оптимизации основных элементов и коэффициента разгрузки корпуса СКПК

различной пассажировместимости (100 чел.- 500 чел.), при этом для каждой пас-сажировместимости производилось варьирование эксплуатационной скорости движения судов в диапазоне 20 уз ü Vs й 50 уз. Варьирование независимых переменных осуществлялось в диапазоне, определенном зависимостью (15), т.е. г^Цб/Внб^д

1.5<Bi/T<3.0, O.lSKpmr^l.O. Фиксированными исходными данными в расчете принимались: дальность плавания Яц^ЗОО миль; высота волнения Ьз%= 2.0 м; протя-женность линии эксплуатации Rj=55 миль; тип крыльевого устройства -управляемые ПК в составе системы стабилизации СКПК на волнении и некоторые второстепенные исходные данные.

0,0 J—I I I I I I I I I I I I I I—

Di В2 Оз 04 Об Os 07 Ва Оэ Ою Он Ot2 O13

СКЛК:1 - Superjet-30;2- SF-40; 3 - Seagul400; 4-S-140; 5- Westamaran 4200;

6-XiangZhen; 7- Universal Mk-1; 8-TriCat 52; 9 - Auto Express 48m; 10 -Austal Ship 48m;

CK: 11 - Equator Triangle; 12 - Крымская стрела;IntintoliAMD360.

Рис. 12. Результаты тестирования программы для обоснования проектных характеристик скоростных катамаранов.

В результате выполненных расчетов получено, что оптимальные соотношения основных элементов СК и СКПК зависят от пассажировместимости и скорости судов и имеют следующие диапазоны изменения:

- (WBhíOop, = 3.7...3.9, при этом увеличение {LH6/B„6)opt происходит с ростом скорости судов;

-1.5< (В,/Т)ор1<2.0 при Fnv<2.5; 2.0 < (Bi/T)op, < 2.5 при 2.5 < Fnv< 3.2;

Примеры построения зон изменения основных элементов (Ь„б/В„б И В[/Т)СК и СКПК пассажировместимостью чел. и скоростью узлов, имею-

щих одинаковые остальные исходные данные, приведены на рис.13. Анализ результатов расчетов свидетельствует, что СКПК с управляемыми ПК, проектируемые для эксплуатации со скоростью v$=30 узлов, имеют экономические показатели оптимальных вариантов на 18...20 % хуже экономических показателей традиционных оптимальных СК без системы стабилизации на волнении. Эта

тенденция распространяется на все варианты пассажировместимости со скоростью движения У5=30 уз.

Тенденция изменяется при проектировании СКПК на расчетную скорость =40 уз. Оптимальные варианты СКПК при коэффициентах разгрузки корпуса Кразг 0.45 становятся более экономичными, чем традиционные СК. При увеличении расчетной скорости до значения 1*5=50 уз. и при любой степени разгрузки СКПК вместимостью 300 чел. имеет лучшие экономические показатели, чем СК.

Рис. 13а. Влияние соотношения основных элементов традиционного СК (Пп=300 чел, Уд^О ул ) на изменение критерия оптимальности (Тщ, ГОД)

Рис. 136 Влияние соотношения основных элементов СКПК (п„=300 чел, У5=40 уз ) на изменение критерия оптимальности при

Влияние коэффициента разгрузки Крит на изменение критерия оптимально -сти для СКПК с управляемыми подводными крыльями и системой стабилизации стоимостью Ссс^О.4 млн.$. показано на рис.14. Данные рис. 14 свидетельствуют, что при постоянной пассажировместимости с увеличением относительной скорости движения СКПК оптимальные значения возрастают. Так, у СКПКс пп=100 чел. и 500 чел. оптимальным значениям К™,. соответствуют чис-

■разг v

ла Fny= 2.60...3.2, а при пассажировместимости Пп=300 чел. оптимальным значениям Края-соответствуют числаFny= 3.2...3.7.

Подобное неоднозначное влияние пассажировместимости на экономически оптимальные скоростные зоны эксплуатации СКПК связано с соотношением строительной стоимости судов, стоимости системы стабилизации, протяженности линии эксплуатации и других факторов.

Расчеты показывают, что при использовании на СКПК неуправляемых ПК оптимальные значения снижаются , по сравнению с использо-

ванием управляемых ПК. Например, для СКПК с П„ =300 чел. при Fny1^^ экономические показатели с управляемыми ПК при будут лучше, чем у традиционного СК. Аналогичный эффект при этой же скорости у СКПК с неуправляемыми ПК достигается при Крал-20.40. Это свидетельствует о возможности создания оптимальных СКПК с неуправляемыми ПК и с относительно более низкими коэффициентами гидродинамической разгрузки корпуса.

а) N11=100 чел. б) N[1=300 чел.

Рис. 14. Влияние пассажировместимостиПд и относительной скорости движения Й1у наоити-мальные значения коэффициентов гидродинамической разгрузки корпуса Кр^г СКПК с управляемыми ПК

Введение в процесс проектирования ограничения в виде предельно допустимой высоты отходящей от судна волны снижает зону поиска оптимальных вариантов, удовлетворяющих условиям технического задания на проектирование. При этом, как показывают результаты численного эксперимента, оптимальные варианты СКПК, получаемые при расчете без введения как правило, сохраняются и с введением данного ограничения, то есть вводимое в расчет ограничение по отсекает сначала варианты традиционных СК и варианты СКПК с неоптимальными соотношениями главных размерений. При проектировании возможны случаи, когда при задании не проходит ни один вариант судна, что свидетельствует либо о чрезмерной жесткости ограничения, либо необходимости корректировки исходных данных на проектирование СКПК.

На втором этапе численного эксперимента исследовалось влияние основных исходных данных (характеристик судна и условий эксплуатации), таких как пас-сажировместимость, эксплуатационная скорость, дальность плавания, предельная высота волнения, тип подводных крыльев (управляемые или стационарные) на изменение проектных характеристик и экономических показателей СКПК. Количественно влияние основных исходных данных на изменение экономических показателей оценивалось относительной величиной критерия оптимальности, в качестве которой, в данном исследовании, был принят где Т^""- срок окупаемости оптимального варианта СКПК; г™ - срок окупаемости оптимального варианта СК.

Полученные на втором этапе численного эксперимента результаты показывают, что увеличение дальности плавания с 300 до 1000 миль и предельно допустимой для эксплуатации судна высоты волнения Ь3% с 1.5 до 3.5 м незначительно (на 5... 10%) ухудшают экономические показатели СКПК пассажировместимо-

стью более 200 чел., что связано с незначительным ростом водоизмещения СКПК. Более чувствительными к изменению дальности плавания и предельно допустимой высоты волны являются СКПК малой пассажировместимости (менее 100 чел), для которых экономические показатели, с ростом указанных факторов, ухудшаются в несколько раз.

Расчеты показывают, что СКПК имеют лучшие, чем СК, характеристики качки на волнении. При установке на СК подводных стационарных крыльев, обеспечивающих пассивную стабилизацию на волнении с м, с увеличением разгрузки корпусов амплитуды бортовой качки снижаются примерно в 2.5 раза, а килевой качки - в 1.5 раза. При установке на СКПК управляемых подводных крыльев, обеспечивающих активную стабилизацию на волнении, амплитуды бортовой качки снижаются примерно в 5,0 раз, а килевой качки (0ка) - в 4,0 раза.

Численный эксперимент показывает, что тип подводных крыльев (управляемые или стационарные) оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели СКПК. Строительная стоимость СКПК со стационарными подводными крыльями всегда ниже, чем у СКПК с управляемыми ПК. При этом, для СКПК малой пассажировместимости (до 100 чел.), а также скоростных катамаранов непассажирского назначения (научно-исследовательских, служебно-вспомогательных, военных и т.п.) выгодно применение стационарных ПК, что существенно (на 30...50%) снижает строительную стоимость СКПК. С ростом пассажировместимости СКПК преимущества использования стационарных ПК снижается и при чел строительная стоимость СКПК со стационарными ПК ниже строительной стоимости СКПК с управляемыми ПК не более чем на 7...10%.

Для каждого типа скоростного катамарана существуют оптимальные зоны применения. Для традиционных СК без подводных крыльев пассажировмести-мостью от 100 до 500 чел. оптимальной зоной по минимуму строительной стоимости является зона со скоростями движения до 20...31 уз., при этом большие скорости характерны СК пассажировместимостью 300..400 чел. Для СКПК с неуправляемыми (стационарными) подводными крыльми оптимальной зоной является зона до 30...33.5 уз. Для СКПК с управляемыми подводными крыльми оптимальной зоной является зона до 31.5...34 уз. (при стоимости системы стабилизации около 0.4 МЛН.$), до 33.5...36 уз. (при стоимости системы стабилизации около и свыше 33.5...38 уз. (при стоимости системы стабилизации около . При назначении границ оптимальных зон по минимальному сроку окупаемости капитальных вложений (или максимуму прибыли) границы зон изменяются в сторону снижения скоростей движения, в среднем, на 2 узла.

При равенстве, а иногда и при несколько худших экономических показателях СКПК с управляемыми ПК, по сравнению с СКПК со стационарными подвод-

ными крыльями, предпочтение следует отдавать менее экономически оптимальным вариантам СКПК с управляемыми подводными крыльями, так как они обеспечивают более комфортные условия пребывания пассажиров и экипажа на борту, снижая параметры килевой и бортовой качки в несколько раз, и это, очевидно, обеспечит повышение коэффициента загрузки СКПК по сравнению с СК. Этот вывод подтверждается созданием современных скоростных катамаранов различного водоизмещения, у которых приоритетным направлением стало использование систем стабилизации судна на волнении, включающих управляемые подводные крылья и интерцепторы. При этом при основная функция управляемых подводных крыльев в системе стабилизации - улучшение мореходных качеств, а на судах с - дополнительное снижение гидродинамического сопротивления с целью уменьшения мощности главных двигателей СКПК.

Пятая глава заканчивается примером обоснования основных параметров и конструктивными чертежами крыльевого устройства типа «тандем» для модернизации традиционного морского скоростного катамарана экологического контроля окружающей среды «Россия» пр. 23107Э.1.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В ходе диссертационного исследования была разработана и реализована в программном обеспечении методика проектного обоснования скоростных катамаранов с подводными крыльями. Все использованные в алгоритме и вновь разработанные методики сведены в единую систему, позволяющую определять главные размерения и характеристики скоростных катамаранов с подводными крыльями водоизмещением до 500 т.

В качестве критериев оптимизации в программе можно использовать один из следующих показателей: величину прибыли от эксплуатации судна, срок окупаемости капитальных вложений, величину удельных совокупных затрат или величину себестоимости перевозок.

Программа позволяет, в качестве предельных случаев, определять оптимальные главные размерения и характеристики традиционных скоростных катамаранов (СК) и двухкорпусных судов на подводных крыльях (СПК).

В результате выполненной диссертационной работы:

1. Разработана методика проектного обоснования скоростных катамаранов с подводными крыльями (СКПК).

2. Разработан алгоритм и программа для расчета основных элементов и характеристик СКПК на начальных этапах проектирования. Адекватность алгоритмов основных блоков и программы в целом оценена сравнением расчетных и натурных данных.

3. Разработаны рекомендации по оптимальным зонам применения различных типов скоростных катамаранов.

4. Выполнены расчеты на ПЭВМ и получены данные об экономически оптимальных характеристиках СКПК, соотношениях основных элементов и значениях коэффициента разгрузки корпуса.

5. Проанализированы особенности ходовых, мореходных и пропульсивных качеств СКПК, выполнены серийные модельные испытания и предложены способы расчета сопротивления и мощности СК и СКПК на тихой воде и встречном волнении, а также метод оценки, в первом приближении, амплитуд бортовой и килевой качки.

6. Разработаны статистические зависимости, связывающие главные размерения и водоизмещение СК и СКПК. Предложен способ оценки нагрузки масс. Выполнена расчетная оценка влияния ПК на изменение внешних нагрузок, действующих на корпус СКПК.

7. Предложен новый безразмерный показатель эффективности подводных крыльев (А), позволяющий в процессе проектного обоснования выбирать рациональную схему крыльевого устройства СКПК. Получена зависимость показателя А от коэффициента разгрузки корпусов (Кразг) и относительной скорости движения судна , которая сопоставлена с данными модельных и натурных испытаний.

8. Выполнены расчеты и предложена конструкция крыльевого устройства для модернизации скоростного катамарана экологического контроля «Россия», с целью улучшения его ходовых и мореходных качеств.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих печатных работах:

1. Проектная оценка эффективности оборудования скоростного катамарана элементами гидродинамической разгрузки корпуса // Морской вестник, 2003, №4. С.52-57.

2. Проблемы проектирования скоростных катамаранов с подводными крыльями // Сборник докладов научно-технической конференции «Моринтех-2001, СПб.: ТОО-Моринтех. (в соавторстве с Ляховицким А.Г.)

3. Оптимизация элементов гидродинамической разгрузки корпуса скоростного катамарана в модельном эксперименте // Основные направления эксплуатации корабельной техники и тенденции совершенствования инженерного образования: Сборник тезисов докладов межвузовской научной конференции. С. 243244. Санкт-Петербург, 2002. (в соавторстве с Лузяниным А.А., Ляховицким А.Г.)

4. Оценка нагрузки масс скоростных катамаранов // Современные технологии в кораблестроительном образовании, науке и производстве. Материалы конфе-

ренции, посвященной памяти В.М.Керичева. С. 110-117. Нижний Новгород,

2002. (в соавторстве с Сахновским Б.М.)

5. Design Date for High - Speed Catamarans (Проектные характеристики скоростных катамаранов) // ISC'2002 Proceedings, Section A, St.-Petersburg, 2002, p.95 -102. (в соавторстве с Ляховицким А.Г.)

6. Проблемы ближнего волнового поля при проектировании скоростных катамаранов // Сборник докладов научно-технической конференции «Моринтех-

2003, СПб.: ТОО-Моринтех. (в соавторстве с Ляховицким А.Г.)

7. Оценка ближнего волнового поля при оптимизации проектов скоростных катамаранов // Материалы юбилейной научно-технической конференции СПбГМТУ, Санкт-Петербург, 2003. (в соавторстве с Ляховицким А.Г.)

8. Учет фактора безопасности при проектировании скоростных судов для прибрежного судоходства // Международная конференция "Безопасность водного транспорта", посвященная 300-летию Санкт-Петербурга, СПГУВК. С. 114-118. Санкт-Петербург, 2003. (в соавторстве с Сахновским Б.М.)

9. Методика оценки эффективности элементов гидродинамической разгрузки корпуса при проектировании скоростных катамаранов // Вестник НГАВТ. «Судостроение, судоремонт, водные пути, гидротехнические сооружения, экология, безопасность судоходства», вып.8.С. 44-54. Нижний Новгород, 2004. (в соавторстве с Сахновским Б.М.)

10. Экспериментальное исследование ходкости традиционных и «гибридных» скоростных катамаранов // Труды ННТУ, том 46, Нижний Новгород, 2004. (в соавторстве с Сахновским Б.М.).

11. Проектирование скоростных катамаранов с подводными крыльями. // Судостроение, 2005, №2.(в соавторстве с Ляховицким А.Г., Сахновским Б.М.).

ИЦ СПбГМТУ, Лоцманская, 10 Подписано в печать 08.04.2005. Зак. 2937. Тир. 100.1,2 печ. л.

ош-os.oe

i ? I \

a

I

Wí/ i/fni

19 МАЙ 2005'—

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Сахновский, Эдуард Борисович

ВВЕДЕНИЕ

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 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ХОДКОСТИ СКОРОСТНЫХ КАТАМАРАНОВ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ЕЁ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ 104 ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ

3.1. Постановка задачи, программа модельных испытаний и принципы обработки результатов

3.2. Экспериментальное исследование влияния соотношений главных размерений корпуса и подводных крыльев на буксировочное сопротивление скоростных катамаранов на тихой воде и волнении 108 ф 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 разгрузки 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

Введение 2005 год, диссертация по кораблестроению, Сахновский, Эдуард Борисович

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 проектирования строительства и эксплуатации, имеют более высокие пропульсивные и мореходные качества, чем традиционные катамараны. Немногочисленные исследования показывают, что СК с подводными крыльями (СКГПС) генерируют отходящие волновые системы меньшей высоты и энергии, чем традиционные СК.

Такие СК имеют, как правило, водоизмещение от 20 до 500 т, длину — от 12 до 50 м, скорость хода - до 55 узлов.

Предметом диссертационного исследования являются скоростные катамараны водоизмещением до 500 т с подводными крыльями, обеспечивающими стабилизацию судна на волнении в пассивном (стационарные подводные крылья), либо активном (автоматически регулируемые подводные крылья) режиме. Целью исследования является создание инженерной методики оптимизации основных элементов (главных размерений и основных зарактеристик) катамаранов, оборудованных подводными крыльями, с улучшенными пропульсивными и мореходными качествами, а также параметрами спутного волнового следа, по сравнению с традиционными скоростными катамаранами. Такая методика позволяет также обосновать целесообразность применения подводных крыльев на СК.

Поставленная задача решается с использованием методов общепроектного анализа, математической статистики, теоретических и экспериментальных исследований, а также современных методов оптимизации основных элементов скоростных судов.

Теоретической базой исследования являются труды отечественных и зарубежных ученых в области проектирования и оптимизации скоростных судов, ходкости и мореходности скоростных катамаранов. По общей теории проектирования и оптимизации важны работы В.В. Ашика, А.В. Бронникова, В.М. Пашина, Ю.И. Нечаева. В области проектирования скоростных судов необходимо отметить большой вклад А.И. Гайковича, Ю.Н. Горбачева, Г.Ф. Демешко, С.И. Логачева, В.И. Любимова, В.Н. Разуваева, Е.П. Роннова, Б.А. Царева. В области ходкости и мореходности скоростных катамаранов - В.Н. Аносова, М.А Басина, В.А. Дубровского, Н.В.Корнева, А.Г. Ляховицкого, K.G.Hoppe, G.Migeotte и др.

Диссертационная работа посвящена решению «внутренней» задачи проектирования судов, а именно оптимизации основных элементов скоростных катамаранов с подводными крыльями. Особое внимание уделяется оптимизации гидродинамического комплекса судов подобной конструкции в процессе проектирования.

Основные задачи и этапы исследования:

• Разработка классификации СК и методологии сравнительного проектного анализа.

• Анализ публикаций по проектированию СКПК.

• Анализ особенностей конструкции СК с гидродинамической разгрузкой.

• Систематизация и статистический анализ проектных характеристик СК различных типов.

• Анализ нагрузки масс СК и разработка метода ее учета при проектировании.

• Исследование влияния основных проектных факторов на эффективность СК с гидродинамической разгрузкой корпуса.

• Экспериментальное исследование ходкости скоростных катамаранов и разработка методики ее прогнозирования при проектировании.

• Разработка алгоритма определения основных, элементов СКПК и анализ результатов оптимизации.

Методы исследования:

Решение рассмотренных в диссертации задач осуществлялось с использованием:

• методов оптимизации проектных характеристик судов;

• методов статистического анализа;

• математического моделирования движения СК, оборудованного подводными крыльями;

• физического моделирования буксировочного сопротивления традиционных СК и СКПК путем проведения в опытовом бассейне модельных испытаний.

• материалов натурных испытаний по ходовым характеристикам СК;

Научная новизна:

В диссертации разработан проектный подход к созданию нового типа скоростного судна - скоростного катамарана на подводных крыльях. Новые результаты, полученные в диссертации, включают:

• Статистико-вариационный метод выбора главных размерений СК, в том числе - с гидродинамической разгрузкой подводными крыльями.

• Методику оценки массы судна при оптимизации главных размерений СК.

• Теоретические зависимости, позволяющие оценить влияние проектных факторов на эффективность СКПК.

• Методику расчета сопротивления и мощности главных двигателей традиционного СК и СКПК.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в разработке и практическом применении:

• методики выбора главных размерений, нагрузки масс и пропульсивных характеристик СК, в т.ч. - с гидродинамической разгрузкой корпуса подводными крыльями;

• методики определения сопротивления и мощности двигателей СК и СКПК; Реализация результатов работы:

Результаты, полученные в диссертационной работе, использованы:

• при обосновании проектных характеристик перспективных СК и СКПК в ОАО «Инженерный Центр Судостроения»;

• при разработке конструкции крыльевого устройства для морского СК экологического мониторинга окружающей среды «Россия» пр. 23107Э.1;

• при разработке программного обеспечения тренажера маневренных качеств СК «EQUATOR TRIANGLE» в СПГУВК;

• в учебном процессе в СПбГМТУ при выполнении курсовых работ и дипломных проектов по скоростным катамаранам.

Достоверность научных результатов определяется:

• использованием современных методов оптимизации проектных характеристик скоростных судов;

• корректным использованием методов статистического анализа;

• проведением экспериментальных исследований моделей СК, в т.ч. с различной степенью гидродинамической разгрузки подводными крыльями, в опы-товом бассейне СПбГМТУ и обобщением результатов модельных и натурных испытаний, выполненных различными проектными и судостроительными организациями;

• совпадением параметров скоростных катамаранов, рассчитанных с использованием предлагаемых методик, с параметрами построенных судов.

На защиту выносятся:

• Результаты определения главных размерений й нагрузки масс СК статистическими методами.

• Методика проектного обоснования основных элементов и характеристик СКПК с использованием экономических критериев.

• Методы прогнозирования сопротивления и мощности двигателей СК, в том числе - с подводными крыльями.

Апробация работы:

Основные результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку:

• на Третьей Международной конференции по судостроению (Third International shipbuilding conference), ISC' 2002, ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, Санкт-Петербург, 8-10 октября 2002 г.;

• на межвузовской научной конференции "Основные направления эксплуатации корабельной техники и тенденции совершенствования инженерного образования", Военно-Морской инженерный институт, Санкт-Петербург, 23-26 апреля 2002 г.;

• на Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии в кораблестроительном образовании, науке и производстве, посвященной памяти профессора В.М.Керичева, Нижегородский Государственный технический университет, Нижний Новгород, 24-26 сентября 2002 г.;

• на 4 и 5 Международных конференциях по морским интеллектуальным технологиям (МОРИНТЕХ - 2001, - 2003), Санкт-Петербург, сентябрь 2001 г. и октябрь 2003 г.

• на юбилейной конференции профессорско-преподавательского состава, посвященной 300-летию СПб, СПбГМТУ, Санкт-Петербург, 2003 г.

• на Международной научно-практической конференции, посвященной 300-летию СПб "Безопасность водного транспорта", СПГУВК, Санкт-Петербург, 2003 г.

Публикации:

Основное содержание диссертации отражено в 11 публикациях.

Структура и объем работы:

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического

Заключение диссертация на тему "Разработка методики проектного обоснования скоростных катамаранов с подводными крыльями"

Основные результаты анализа эффективности оборудования СК «Россия» (водоизмещение 126 тонн) крыльевым устройством приведены в табл. 4.1. Мощность, потребная для движения катамарана «Россия» со скоростью 21.2 узла, принята по данным натурных испытаний (1986 кВт).

Результаты расчетов, с учетом прочностного анализа, выполненного в п.2.4., показывают, что для достижения СК «Россия» скорости хода 25 узлов при мощности двигателей 2x990 кВт на судне целесообразно, установить крыльевое устройство

2/3 типа «тандем» со следующими оптимальными параметрами: s=0.40(D/p) ; Кпк=13, Кразг =0.27, А=5.2.

Повышение эффективности дооборудования СК «Россия» крыльевым устройством может быть достигнуто увеличением эксплуатационной скорости судна до 30.35 узлов, за счет применения более мощных двигателей. В этом случае судно будет эксплуатироваться в оптимальном для катамаранов с гидродинамической разгрузкой корпуса скоростном режиме (Fnv>2.2) и экономия мощности, по сравнению с традиционным СК, может составить 15.26%, за счет увеличения величины параметра Кразг =0.38.0.50. Необходимо отметить, что полученные расчетные результаты соответствуют данным модельного эксперимента [32], в котором, как и в выполненных в данном разделе расчетах, при А=5 и v=25 уз. (Fn=0.76) получена величина параметра ш, равная 1.05.

4.5.2. Конструктивные особенности и экономическая эффективность дооборудования СК «Россия» подводными крыльями.

Полученные в результате выполненного анализа данные свидетельствуют, что для использования на СК «Россия» может быть рекомендовано крыльевое устройство типа «тандем». Данные экспериментального исследования и численного эксперимента позволили рекомендовать размещение носового крыла на 7 практическом шпангоуте (хн= 0.73 L/2) и кормового крыла - на 53 практическом шпангоуте xK=0.87 L/2). Площадь носового крыла Sh = 5.8 м , что составляет 0.23(D/p) , а

2 2/3 площадь кормового крыла Sk = 4.3 м , что составляет 0.17(D/p) . Для обеспечения повышенных мореходных качеств крылья целесообразно выполнить V-образными, без стреловидности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе диссертационного исследования была разработана и реализована в программном обеспечении методика проектного обоснования основных элементов скоростных катамаранов с подводными крыльями. Все использованные в алгоритме и вновь разработанные методики сведены в едийую систему, позволяющую определять главные размерения и характеристики скоростных катамаранов с подводными крыльями водоизмещением до 500 т.

В качестве критериев оптимизации в программе можно использовать один из следующих показателей: срок окупаемости капитальных вложений, величину прибыли от эксплуатации судна, величину удельных приведенных затрат или величину себестоимости перевозок.

Программа позволяет, в качестве предельных случаев, определять оптимальные главные размерения и характеристики традиционных скоростных катамаранов (СК) и двухкорпусных судов на подводных крыльях (СПК).

В результате выполненной диссертационной работы:

1. Проанализированы основные результаты исследований в области проектирования скоростных катамаранов с подводными крыльями (СКПК) и их конструктивные особенности. Для сопоставительного анализа и классификации крыльевых устройств предложен безразмерный показатель эффективности подводных крыльев (А). Сформулированы основные направления исследований, выполнение которых необходимо для разработки методики проектного обоснования СКПК.

2. Разработаны статистические зависимости, связывающие главные размерения и водоизмещение скоростных катамаранов. Показано близкое соответствие главных размерений и их соотношений традиционных СК и СКПК. Выявлены отличия в соотношениях главных размерений между судами этого типа (отношение высоты борта к длине судна, относительный вертикальный клиренс). Предложен способ оценки нагрузки масс СК и СКПК. Выполнена расчетная оценка влияния крыльевого устройства на изменение внешних нагрузок, действующих на корпус СКПК. Показано, что внешние нагрузки, действующие на СКПК ниже, чем нагрузки, действующие на катамаран без крыльев, что связано с частичным или полным выходом корпуса СКПК из воды и снижением интенсивности внешних нагрузок при движении судна. Проанализированы гидродинамические особенности СКПК, их ходовые, мореходные и пропульсивные качества. Показаны преимущества СКПК, по сравнению с СК, в части пониженного сопротивления, улучшения пропульсив-ных и мореходных качеств.

3. Разработан алгоритм и программа для расчета, на начальных этапах проектирования, основных элементов и характеристик СК и СКПК. Адекватность алгоритмов основных блоков программы (выбора главных размерений, нагрузки масс, ходкости и ограничений по высоте генерируемой волны), и программы в целом, оценена сравнением расчетных и натурных данных.

4. Выполнены систематические расчеты на ПЭВМ с использованием метода вариаций и получены данные об экономически оптимальных соотношениях основных элементов СКПК, оптимальных значениях коэффициента разгрузки корпуса, оптимальных соотношениях пассажировместимости и скорости СКПК, оценено влияние дальности плавания, высоты волнении, типа подводных крыльев (управляемых или неуправляемых) на эксплуатационно-экономические показатели СКПК.

5. На основании серийных модельных испытаний предложены новые способы расчета сопротивления и мощности СК и СКПК на тихой воде и встречном волнении, а также метод оценки, амплитуд бортовой и килевой качки в первом приближении. Расширен диапазон скоростей, при которых имелась информация об удельном сопротивлении изолированных корпусов катамаранов до Fnv«3,5, что требуется для начальных стадий проектирования скоростных катамаранов.

6. Показано, что для каждого типа скоростного катамарана существуют оптимальные зоны применения. Для традиционных СК без подводных крыльев пассажировместимостью от 100 до 500 чел. оптимальной зоной по минимуму строительной стоимости является зона со скоростями движения до 20.31 уз., при этом большие скорости характерны СК пассажировместимостью 300.400 чел. Для СКПК с неуправляемыми (стационарными) подводными крыльми оптимальной зоной является зона до 30.33.5 уз. Для СКПК с управляемыми подводными крыльми оптимальной зоной является зона до 31.5.34 уз. (при стоимости системы стабилизации около 0.4 млн.$), до 33.5.36 уз. (при стоимости системы стабилизации около 0.8 млн.$), и свыше 33.5.36 уз. (при стоимости системы стабилизации около 1.2 млн.$). При назначении границ оптимальных зон по минимальному сроку окупаемости капитальных вложений (или максимуму прибыли) границы зон изменяются в сторону снижения скоростей движения, в среднем, на 2 узла.

7. Выполнены расчеты и предложена конструкция крыльевого устройства для модернизации скоростного катамарана экологического контроля «Россия», с целью улучшения его ходовых и мореходных качеств.

Библиография Сахновский, Эдуард Борисович, диссертация по теме Проектирование и конструкция судов

1. Абрамовский В.А. Скоростные паромы ЦМЮэ "Алмаз" для "Балтийского моста" - Морской вестник, 2002, № 3(3).

2. Александров B.C., Грешкович В.А., Кочаров М.А. Анализ задач оптимизации для многокорпусных судов. Сб. докладов научно-технической конференции «Моринтех-97, СПб.: ТОО-Моринтех.

3. Алферьев М.Я., Мадорский Г.С. Транспортные катамараны внутреннего плавания. М.: Транспорт, 1976.

4. Аносов В.Н. Быстроходные суда в конце XX столетия. Санкт-Петербург: Политехника, 2002.

5. Ашик В.В. Проектирование судов. JL: Судостроение, 1985.

6. Басин A.M., Веледницкий И.О, Ляховицкий А.Г. Гидродинамика судов на мелководье. Л.: Судостроение, 1976.

7. Бородай М.К., Нецветаев Ю.А. Качка судов на морском волнении. Л.: Судостроение, 1970.

8. Блюмин В.И., Иванов Л.А., Масеев М.Б. Транспортные суда на подводных крыльях. М.: Транспрорт, 1964.

9. Бронников А.В. Проектирование судов.- Л.: Судостроение, 1991.

10. Ваганов A.M. Проектирование скоростных судов. Л.: Судостроение, 1978.

11. Гайкович А.И. Основы теории проектирования сложных технических систем.-СПб.: ТОО-Моринтех, 2001.

12. Голомянов И.С, Волногасящее крыльевое устройство для теплохода пр. Р 83 типа «Заря». Материалы юбилейной научно-технической конференции. Новосибирск: Изд-во НГАВТ. 2001, с.85-87.

13. Демешко Г.Ф. Проектирование судов. Амфибийные суда на воздушной подуш-ке.-СПб.: Судостроение, 1992.

14. Демешко Г.Ф., Цимляков Д.Е. Место и тенденции развития скоростных судов в мировом судоходстве. Сборник докладов конференции «Моринтех-97», СПб.: ТОО-Моринтех.

15. Дубровский В.А. Проблемы создания многокорпусных судов на международной конференции FAST01. Судостроение, 2002, №1.

16. Егоров И.Т., Соколов В.Т. Гидродинамика быстроходных судов. JL: Судостроение, 1971.

17. Егоров И.Т., Буньков М.М., Садовников Ю.М. Ходкость и мореходность глиссирующих судов. — JL: Судостроение, 1978.

18. Ермилкин А.П., Соколов В.П. Концептуальная модель судов с доминированием требований к скорости и мореходности. Сборник докладов конференции «Моринтех-97», СПб.: ТОО-Mopинтех.

19. Ермолаев С.Г., Афрамеев Э.А., Тедер Л.А., Рабинович Я.С. Особенности гидродинамики быстроходных катамаранов. Судостроение, 1976, № 8.

20. Зубрицкий В.В. Стабилизация движения скоростного судна на волнении. Катера и яхты, 2002, № 2 (180).

21. Иконников В.В., Маскалик А.И. Особенности проектирования и конструкции судов на подводных крыльях. — Л.: Судостроение, 1987.

22. Колызаев Б.А.,Косоруков А.И., Литвиненко В.А. Справочник по проектированию судов с динамическими принципами поддержания. Л.: Судостроение, 1980.

23. Корытов Н.В. Скоростные катамараны "гибридных" типов.- Катера и яхты, 2000, №174.

24. Корытов Н.В. Катамараны на подводных крыльях и воздушной подушке -Морской флот, 2002, № 1.

25. Корытов Н.В. Скоростные суда с необычными водометными установками.- Катера и яхты, 1999, № 167.

26. Кочаров М.А., Соколов В.П., Ермилкин А.П. Проектные особенности скоростных катамаранов. — Сборник докладов конференции «Моринтех-99». СПб.: ТОО-Моринтех.

27. Круглов А.Д., Леви Б.З., Петров А.С., Шур С.Б. Скоростное судно-катамаран повышенной мореходности на 250 пассажиров. — Л.: Судостроение, 1995, №4.

28. Крылов А.Н. О волновом сопротивлении воды и о спутной волне. В кн.: Мои воспоминания. Л.: Судостроение, 1979, с.364 —368.

29. Логачев С.И., Чугунов В.В. Мировое судостроение. Современное состояние и перспективы развития. СПб.: Судостроение, 2000.

30. Ляховицкий А.Г. Волновое воздействие скоростных транспортных судов на окружающую среду. Всесоюз. науч. техн. симпозиум. «Крыловские чтения», 1978, с.11-13.

31. Ляховицкий А.Г. Волновые системы одно и многокорпусных судов на глубокой и мелкой воде. Проблемы динамики корабля. Сб. НТО Судпрома, вып. 300, 1979, с.63-73.

32. Ляховицкий А.Г. Определение формы взволнованной поверхности воды около движущего судна. Труды ЛИВТ, вып. 172, 1981, с. 45 49.

33. Ляховицкий А.Г., Петров А.Б. Определение энергии ограниченного водоема, вызванной трансформацией свободной поверхности при движении судна. Труды ЛИВТ, вып. 175, 1982, с. 42 50.196

34. Ляховицкий А.Г. Специфические проблемы гидромеханики речных судов. Совершенствование ходовых, мореходных и маневренных качеств судов. Сб. НТО Судпрома, вып. 414, 1985, с. 50 55.

35. Ляховицкий А.Г., Сахновский Э.Б. Проблемы проектирования скоростных катамаранов с подводными крыльями.- Сб. докладов научно-технической конференции «Моринтех-2001, СПб.: ТОО-Моринтех.

36. Ляховицкий А.Г., Сахновский Э.Б. Проблемы ближнего волнового поля при проектировании скоростных катамаранов.- Сб. докладов научно-технической конференции «Моринтех-2003, СПб.: ТОО-Моринтех.

37. Ляховицкий А.Г., Сахновский Э.Б. Оценка ближнего волнового поля при оптимизации проектов скоростных катамаранов. Материалы юбилейной научно-технической конференции СПб ГМТУ, Санкт-Петербург, 2003.

38. Ляховицкий А.Г.,Сахновский Э.Б.,Сахновский Б.М. Проектирование скоростных катамаранов с подводными крыльями. Л.: Судостроение, 2005, № 2.

39. Мавлюдов М.А., Русецкий А.А., Садовников Ю.М., Фишер Э.А. Движители быстроходных судов (гидродинамический расчет). Л.: Судостроение, 1973.

40. Мартынов А.И. Глиссеры. М., Речиздат,1940.

41. Многокорпусные суда./Под редакцией В.А. Дубровского. Л.: Судостроение, 1978.45. «Многокорпусное судно» а.с. № 307627 (авторы С.Г. Ермолаев, Э.А. Афромеев, JI.A. Тедер, Б.Е. Рапопорт, Р.Г. Крепе и Я.С. Рабинович), 1972.

42. Николаев В.А. Скоростные пассажирские паромы-катамараны. Анализ основных характеристик. СПб.: Морской вестник, 2003, №3.

43. Николаев В.А. Обоснование методики оптимизационного проектирования скоростных пассажирских катамаранов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПб., 2003.

44. ОАО «Морской завод «Алмаз». Судостроение. 2000, № 6. (Россия)

45. ОАО «Морской завод «Алмаз». Судостроение. 2002, № 3. (Линда)

46. Пашин В.М. Некоторые тенденции и направления в создании морских судов на подводных крыльях и судов на воздушной подушке. Всесоюзная научно-техническая конференция по малотоннажному судостроению, вып. 79, 1966.

47. Пашин В.М. Критерии для согласованной оптимизации подсистем судна. JL: Судостроение, 1976.

48. Пашин В.М. Содружество фундаментальной и прикладной наук путь в реализации наукоемких прорывных технологий в судостроении. Инновации, 2000, №3-4 (30-31).

49. Результаты исследования ходкости и волнообразования катамарана. № 2346 01 - 050. ЦТКБ НПО Судостроение, Санкт-Петербург, 1992.

50. Р104-07-3. Отчет по натурным испытаниям головного т/х пр. Р 104 "А.Угловский", ЦТКБ МРФ, Ленинград, 1975.

51. Савинов Г.В., Царев Б.А. Оптимизационные математические модели проектирования судов и пути совершенствования методологии их анализа. СПб.: Морской журнал, 2000, №2.

52. Сахновский Б.М., Сахновский Э.Б. Оценка нагрузки масс скоростных катама-ранов//Современные технологии в кораблестроительном образовании, науке и производстве: Материалы конференции, посвященной памяти В.М.Керичева. С. 110-117. Нижний Новгород, 2002.

53. Сахновский Б.М., Сахновский Э.Б. Экспериментальное исследование ходкости традиционных и «гибридных» скоростных катамаранов. Труды ННТУ, том 46, Нижний Новгород, 2004, с.30-39.

54. Сахновский Э.Б. Проектная оценка эффективности оборудования скоростного катамарана элементами гидродинамической разгрузки корпуса. СПб.: Морской вестник, 2003, №4.

55. Сахновский Б.М., Сахновский Э.Б. Методика оценки эффективности элементов гидродинамической разгрузки корпуса при проектировании скоростных катамаранов. Вестник НГАВТ., вып.8, Нижний Новгород, 2004.

56. Справочник по теории корабля./Под редакцией. Я.И.Войткунского, Л.: Судостроение, 1985.

57. Титов И.А., Егоров И.Т., Дробленков В.Ф. Ходкость быстроходных судов. Л.: Судостроение, 1979.

58. Царев Б.А. Оптимизационное проектирование скоростных судов. — Л., Изд. ЖИ, 1988.

59. Царев Б.А., Соколов В.П. Проектные аспекты гидродинамического совершенствования скоростных судов. СПб.: Морской вестник, 2002, №1.

60. Шляхтенко А.В. Проектные аспекты создания и направления развития малых высокоскоростных боевых кораблей и катеров. СПб.: Морской вестник, 2003, №4,

61. Cassella Р, Miranda S, Pensa С, Russo Krauss G. Comparison between catamarans and monohull resistance characteristics. Труды МСГС посвященной 85-летию со дня рождения А.М.Басина., С-Петербург, 1995.

62. Dubrovsky V., Lyakhovitsky A. Multi-Hull Ships. Backbone Publishing Company, USA, 2001,495 p.

63. Gabrielly G., von Karman Т.Н. What Price Speed? Mechanical Engineering, vol. 88, N10, October, 1950, p.775-781.

64. Hitachi delivers Superjet-30 foil assisted catamarans. Fast Ferry International, Junu-ary-February 1994, p.57-59.

65. Hoppe K-G. Perfomence Evaluation of High Speed Surface Craft with Reference to the Hysucat Development, Fast Ferry International, January-February and April, 1991.

66. Hoppe K-G. Optimization of Hydrofoil-Supported Planing Catamarans. FAST'95, Lubeck-Travemunde, 1995.

67. Hoppe, K.G. Recent applications of hydrofoil supported catamarans. Fast Ferry International, September, 2001.

68. IMO High-Speed Craft Code. London, 1995.1.ternational Conference on High Performance Marine Vehicles, p. 92-101,1999.

69. Kahy O., Novae I. An experimental stady on the hydrodynamic performances of a fast hybrid catfoil ship. Inter. Symp. On Ship Hydr., ISSH' 95, St. Petersburg, 1995, p.373-380.

70. Karayannis Т., Molland A.F., Williams Y.S. Desing Date for High-Speed Vessels. FAST99, Seattle, USA, 1999, p.605-615.

71. Karppinen T. Criteria for Seakeeping Perfomance Prediction, VTT, ESPOO, 1987.

72. Kennell C. Desing Trends in High Speed Transport. Marine Technology, vol.35, N3, 1998.

73. Kihara K. Ditstl Driven Fully Submerged Hydrofoil Catamaran: Mitsubishi Super-Shuttle 400, the "Rainbow". FAST93, v. 1 pp. 139-150.

74. Kvaerner Fjellstrand delivers first two 35m Foilcats. Fast Ferry International, Jule-August 1995, p.21,22.

75. Lyakhovitsky A.G., Sakhnovsky E.B. Design Date for High Speed Catamarans. ISC'2002 Proceedings, Section A, St.-Petersburg, 2002, p.95 - 102.

76. Migeotte,G., Hoppe, K.G., Kornev, N. (2001) Desing and Efficiency of Hydrofoil -Assisted Catamarans //Fast 2001, Papers, Vol. Ill, p.41-54.

77. Minsaas K. Desing and Development of Hydrofoil Catamarans in Norway FAST" 93, v.l, pp. 83-99.

78. Morye releases details of 30m foil assisted catamaran design. Fast Ferry International, June 2000, p.7.

79. Pavlov, S.D., Prodnicov, S.A., Norrstrand, C., Eriksson H., 'Means and Method for Dynamic Trim of a Fast, Planning or Semi-Planning Boathull', International Patent Publication Number: WO 96/20105, 1996.

80. Rules for High Speed, Light Craft and Naval Surface Craft. Det Norske Veritas, 2000.

81. Speed at See. August, 2002.

82. Tsai J.F., Hwang J.L., Chau S.W., Chou S.K. Study of hydrofoil assistance arrangement for catamaran with stern flap and interceptor. Proc. FAST' 2001, p.69-78.

83. Westamaran 4200 catamaran enters service in Greece. Fast Ferry International, Jule-August 1995, p. 18, 19.

84. Xuan P.Pham, Kishore Kantimahanthi, Prasanta K.Sahoo. Wave Resistance Prediction of Hard-Chine Catamarancs through Regression Analysis. EuroConference on High-Performance Marine Vehicles, HIPER'01, Hamburg, 2-5 May 2001 ,pp 382-394.