автореферат диссертации по транспорту, 05.22.16, диссертация на тему:Гидродинамические аспекты теории судовождения на внутренних водных путях

Новосибирская государственная академия водного тpaнcпopía

ЧЛ С''

о ■

л^ На правах рукописи

л **

Л4 В Ь ЮГОВ

Виктор Васильевич

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕОРИИ СУДОВОЖДЕНИЯ НА ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЯХ

05.22.16 - «Судовождение»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск 1999

Работа выполнена в Новосибирской государственной академии водного транспорта

Официальные оппоненты: доктор технических.наук,

профессор Гофман А.Д., доктор технических наук,

профессор Афремов А.Ш., доктор технических наук,

Клементьев А.Н.

Ведущая организация: ОАО «Западно Сибирское речное пароходство»

Защита состоится 29 февраля 2000 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д. 116.05.01 в Новосибирской государственной

академии водного транспорта по адресу: 630066, Новосибирск, ул. Ще-

тинкина, 33, ауд. 111.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГАВТ. Автореферат разослан « /0 » января 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, к.т.ч., профессор

Зернов С.Я.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Специфика условий плавания по внутренним водным путям - стесненные габариты судового хода по радиусу, ширине и глубине, частота привально - отвальных операций у причалов и в шлюзах, маневрирование на рейдах и при расхождении со встречными и попутными судами зачастую в условиях ограниченной видимости оказывает определяющее влияние на безопасность судовождения и предъявляет повышенные требования к управляемости судов.

Безопасность плавания по внутренним водным путям во многом зависит от уровня профессиональной подготовки судоводителей, повышение которого осуществляется, в частности, в помощью обучения на судоводительских тренажерах. Качество профессиональной подготовки обучающихся зависит, в свою очередь, от точности и адекватности математической модели тренажера.

Создание надежных современных методик расчета и прогнозирования маневренных качеств судов является основной проблемой при разработке «Норм управляемости судов и составов», так как Российским Речным Регистром нормируются все основные навигационные качества судов внутреннего и смешанного плавания, кроме управляемости.

Адекватность и надежность математической модели важна в случае ее практического применения при проведении судоводительских и технических экспертиз для оценки правильности и своевременности маневров, выполнявшихся судоводителями непосредственно перед совершенной ими аварией.

Снижение объемов путевых работ и уменьшение габаритов пути, наблюдаемое в последние годы, делает чрезвычайно актуальным решение широкого круга проблем, связанных с вопросами повышения безопасности плавания по внутренним судоходным путям.

Несмотря на успехи, достигнутые в области тс0£ии_управляемого движения судна на течении реки по стесненному по ширине и глубине ту вилистому фарватеру, по прежнему актуальными остаются проблемы, связанные с точностью и адекватностью результатов расчета по различным современным математическим моделям.

В теории судовождения много вопросов, не выясненных до конца, решение которых отложено до накопления новых данных, много задач, решение которых только намечено, есть задачи, методы решения которых физически недостаточно обоснованы.

Цель работы.

Диссертационная работа посвящена углубленному изучению гидродинамических аспектов безопасности плавания судов внутреннего плавания. Ее целью является создание математической модели, наиболее реально и физически обоснованно описывающей параметры маневрирования судов и толкаемых составов в специфических условиях их эксплуатации на внутренних водных путях.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

оценить степень точности и физической обоснованности современных методов определения гидродинамических усилий на корпусах судов, их движительно-рулевых комплексах (ДРК), а также методов учета кинематического и динамического взаимодействия ДРК и корпусов судов;

провести систематические испытания несамоходных и самоходных моделей судов и систематические испытания моделей ДРК, наиболее распространенных на современных судах;

провести всесторонние испытания натурных судов; разработать практические алгоритмизованные методы расчета гидродинамических усилий на корпусах судов и их ДРК с учетом специфики судовождения на внутренних водных путях;

провести идентификацию полученной математической модели по данным натурных испытаний, а также путем систематических расчетов различных классических маневров и маневров, наиболее часто встречающихся в практике эксплуатации судов внутреннего плавания;

Методы исследования. Принципиальной основой выполненных исследований является отказ от бессистемного эмпиризма при разработке и алгоритмизации расчетных методов и синтез результатов детального анализа теоретических и эмпирических методов определения величин, составляющих основные гидродинамические аспекты математической модели движения судна.

В результате проведения теоретических исследований разработаны принципиально новые теоретические ^положения: основные выводы циркуляционно - отрывной теории обобщены в виде функционального ряда зависимостей коэффициентов гидродинамических усилий и относительного плеча зарыскивания от геометрических характеристик судна и кинематики его движения; на основе теории идеального движителя разработаны физически обоснованные структурные формулы для определения гидродинамических усилий на движительно-рулевых комплексах (ДРК) различных типов; на основе теории эквивалентного движителя разработа-

ны физически обоснованные формулы для расчета гидродинамических усилий при взаимодействии ДРК с корпусом судна.

Путем проведения систематических испытаний несамоходных моделей в опытовых бассейнах, в том числе на мелководье, в канале и на смоделированном течении, испытаний крупномасштабной самоходной модели, испытаний моделей движительно - рулевых комплексов различных типов осуществлено практическое решение научной проблемы - разработаны принципиально новые методы расчета гидродинамических усилий на корпусах судов и усилий на движительно-рулевых комплексах, а также принципиально новые методы учета кинематического и динамического взаимодействия ДРК и корпуса судна. При этом были использованы несколько специально разработанных диссертантом методов проведения таких испытаний.

Для построения математической модели управляемого движения судна использованы дифференциальные уравнения движения судна в сносящем потоке (на течении). Конкретизация общих уравнений осуществлена путем проведения систематических модельных испытаний и путем разработки алгоритмизованных методов определения гидродинамических усилий на корпусах судов и их движительно - рулевых комплексах.

Контроль физической обоснованности и достоверности разрабатываемых экспериментально-теоретических методов определения гидродинамических усилий осуществлялся путем проведения систематических модельных испытаний специально разработанными методами.

Адекватность математической модели натурным судам контролировалась путем систематических расчетов на ЭВМ и сравнением с результатами натурных испытаний, проведенных в различных бассейнах России.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- проведен анализ теоретических решений по определению усилий различной природы, действующих на корпус судна и его движители, выявлена их физическая сущность и основополагающие закономерности их изменения при маневрировании судна; теоретические решения использованы при конструировании структурных формул для расчета гидродинамических усилий;

- разработано несколько оригинальных методов проведения испытаний несамоходных моделей, позволяющих более детально анализировать процесс управляемого движения судна; наиболее продуктивными из них являются метод нулевого момента, метод комплексного момента, экспресс метод и метод нулевого момента зарыскивания;

- установлены основные закономерности изменения угла дрейфа судна в зависимости от кривизны траектории, глубины фарватера, направления и скорости течения;

- убедительно доказано, что точка приложения главного вектора гидродинамических корпусных сил расположена в пределах корпуса судна при любых сочетаниях кинематических параметров движения судна и любой глубине фарватера;

- разработан уточненный метод определения гидродинамических усилий, действующих на корпус судна при его маневрировании, в том числе в условиях стесненного по глубине и ширине фарватера;

- разработаны принципиально новые методы определения усилий на ДРК судна при его маневрировании;

- разработаны принципиально новые методы определения коэффициентов взаимодействия движителя с корпусом судна при его маневрировании;

- составлена общая математическая модель движения судна на течении;

- показано, что положение второй критической точки на диаграмме управляемости существенно уточняется в соответствии с ее физическим смыслом;

- подтверждена возможность отказа от необходимости введения в математическую модель идентификатора, условно называемого коэффициентом спрямления потока корпусом судна;

- найдено объяснение физической природы ухудшения управляемости судов на мелководье.

На защиту выносятся:

• систематизация закономерностей изменения гидродинамических корпусных усилий, полученных теоретическими методами; теоретические структурные формулы для расчета усилий на движителыю - рулевых органах различных типов;

• анализ методик проведения модельных испытаний в опытовых бассейнах по исследованию усилий, действующих на корпус судна, и оценка точности результатов, получаемых при этих испытаниях;

• анализ различных современных методов расчета усилий, действующих на корпус судна, с учетом точности методик их определения и систематизации;

• несколько оригинальных методов проведения испытаний несамоходных и самоходных моделей в опытовых бассейнах и на открытой акватории;

• новый перспективный метод нулевого момента зарыскивания, дающий возможность непосредственно определять абсциссу точки приложения главного вектора гидродинамических сил на корпусе модели;

• уточненный метод определения гидродинамических усилий, действующих на корпус судна при его маневрировании, в том числе в условиях стесненного фарватера;

• приближенный метод определения гидродинамических усилий, действующих на корпуса судов толкаемых составов при их маневрировании, в том числе в условиях стесненного фарватера;

• анализ различных современных методов расчета усилий на дви-жительно-рулевых комплексах судна с учетом точности методик их определения и систематизации;

• принципиально новый метод расчета осевых вызванных скоростей винтов и комплексов винт-насадка и метод учета влияния корпуса судна на величину осевых вызванных скоростей;

• принципиально новый метод определения усилий на ДРК судна при его маневрировании;

• метод определения скорости попутного потока и скоса потока за корпусом судна при его маневрировании;

• принципиально новый метод определения продольной силы засасывания, возникающей в кормовой части судна в результате работы движителей при маневрировании судна;

• приближенный метод определения поперечной силы засасывания при маневрировании судна;

• общая математическая модель движения судна, составленная на основе вновь разработанных методов расчета усилий неинерционной природы и методов расчета характеристик взаимодействия движителя с корпусом судна;

• методика идентификации общей математической модели по данным испытаний конкретного судна в реальных условиях его эксплуатации;

• алгоритм программы судоводительского планшетного тренажера;

• предложения к проекту «Норм управляемости водоизмещающих речных судов».

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанная математическая модель движения судна может служить основой для решения широкого круга задач ходкости, управляемости, определения

инерционных характеристик судов, нормирования габаритов пути в реальных условиях эксплуатации на внутренних водных путях.

Математическая модель может быть использована в качестве математического обеспечения судоводительских тренажеров различного типа.

Математическая модель может быть использована для анализа причин аварий при выполнении судами различных маневров при различных путевых условиях и при расхождении со встречными и попутными судами.

Новые методы проведения модельных испытаний могут быть эффективно использованы в опытовых бассейнах научно-исследовательских организаций.

Систематические расчеты по разработанной математической модели могут быть использованы для разработки общих принципов нормирования управляемости водоизмещающих судов и составов.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены во многих бассейнах Сибирских рек при анализе причин аварий и разработке «Справочника маневренных качеств судов и составов». Метод расчета усилий на рулях различных конструкций использован при разработке раздела 6 «Маневренность» IV части Правил Речного Регистра России . Математическая модель использована при создании математического обеспечения судоводительского тренажера фирмы МСЖКСЖТКОЬ, установленного в Волжской государственной академии водного транспорта, судоводительского тренажера огонькового типа, установленного в Новосибирской государственной академии водного транспорта и судоводительского планшетного тренажера на базе ЭВМ, используемого в учебном процессе Новосибирской государственной академии водного транспорта.

Основные методы исследований и выводы, полученные в результате разработки математической модели, внедрены в учебном процессе Новосибирской государственной академии водного транспорта при чтении лекций по дисциплинам «Ходкость и управляемость судна», «Теория и устройство судна», «Устройство и оборудование транспортных средств».

Апробация работы. Основные положения работы доложены, обсуждены и одобрены на научно-технической конференции НТО СП по экспериментальной гидродинамике судна (Ленинград, 1980), на IV национальном Конгрессе по теоретической и прикладной механике (НРБ, Варна, 1981), на научно-технической конференции НТО СП по проблемам повышения ходкости судов (Ленинград, 1983), на научно-технической конференции НТО СП по экспериментальным методам исследования способов активного воздействия на мореходные качества судов (Ленинград, 1984),

на научно-технической конференции НТО СП по проблемам совершенствования мореходных качеств судов (Ленинград, 1987), на международной научно-технической конференции по проблемам комплексного развития регионов Казахстана (Алма-Ата, 1996), на научно-технической конференции по обеспечению безопасности плавания судов (Н. Новгород, 1999), на научно-технической конференции СПГУВК (С-Петербург, 1999), а также на ежегодных научно-технических конференциях НГАВТ и ЗападноСибирского правления НТО ВТ (Новосибирск, 1971-1999).

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 52 статьях (из них 35 в соавторстве) и монографии (см. перечень публикаций в конце реферата). Кроме того, материалы исследований содержатся в 17 отчетах по НИР.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и трех приложений. Содержание диссертации изложено на 294 страницах, включая 120 рисунков и 15 таблиц. Список литературы включает 186 наименований. Приложения содержат расчетные графики, программу для ЭВМ в среде Mathcad 7 Professional и справки о внедрении результатов работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, кратко освещается ее содержание, практическое значение и основные результаты, которые автор выносит на защиту.

В первом разделе кратко освещены основные этапы развития теории управляемости судов, рассмотрены основные проблемы современной науки об управляемости судов. Показано, что, вследствие сложности рассматриваемых задач, теоретические методы предполагают обязательное введение различных систем упрощающих допущений, что приводит к неточности получаемых решений. Учтено, что эмпирические методы, как правило, не всегда позволяют получить систематические обобщающие результаты. Практические методы решения задачи управляемого движения судов, очевидно, можно получить на основе сочетания теоретических и экспериментальных методов при условии аналитического подхода к результатам, получаемым этими методами.

Обзор результатов теоретических и экспериментальных исследований показал, что к основным трудностям в аналитическом решении задачи о произвольном движении речных судов следует отнести большое разнообразие внешних факторов, влияющих на параметры движения судна: кривизна фарватера и его ограниченность в плане и по глубине, различные

виды течений, ветровое воздействие, необходимость совершать сложные специфические маневры и, наконец, многообразие типов флота и их дви-жительно - рулевых комплексов (ДРК), различная загрузка и удифферен-товка, степень изношенности корпуса, ДРК, двигателей и т.п.

Начало учению об управляемости судна было положено в середине XVIII века, когда Леонардом Эйлером были получены первые уравнения движения судна по криволинейной траектории, а Даниилом Бернулли были заложены основы теоретической гидродинамики. Трудами О. Рей-нольдса и У. Фруда были заложены основы экспериментальной гидродинамики.

В 70 -х годах XIX века К. Кирхгофом разработана теория произвольного движения тел в идеальной жидкости, а Д. Стоксом и другими исследователями получены уравнения движения вязкой жидкости.

Однако до середины нынешнего века при строительстве судов прогнозирование их управляемости осуществлялось в основном методами, основанными на накопленном практическом опыте (от прототипа и на основе «хорошей морской практики»). Имевшаяся теоретическая база, дополненная трудами JI. Прандтля, Н.Е. Жуковского, В.М. Лаврентьева не могла быть практически реализована в силу отсутствия надежных методов определения усилий, действующих на корпуса и движительно - рулевые комплексы судов.

В 40 -х годах трудами A.M. Басина и К. Давидсона получила развитие линейная теория управляемости судна, а современная нелинейная теория управляемости была развита лишь в конце 50-х годов в трудах Р.Я. Першица , К. К. Федяевского и Г.В. Соболева.

В результате дальнейшего развития экспериментальной гидромеханики совершенствовались методы практических расчетов управляемости речных судов, буксируемых и толкаемых составов. Наиболее крупный вклад в теорию управляемости речных судов и составов внесли исследования Г.И. Ваганова (нормирование габаритов судов), A.B. Васильева (практическое судовождение), А.Д. Гофмана (нормирование управляемости), В.Г. Павленко (теория судовождения на внутренних водных путях, изгибаемые составы), Л.М. Рыжова (толкаемые составы), В.А. Тронина (движение во льдах).

Значительный вклад в развитие теории судовождения на внутренних водных путях внесен В.М. Бондарчиком, (катамараны), О.И. Гордее-вым (толкаемые составы), А.Н. Клементьевым (практическое судовождение), Ю.Н. Кузьменко (изгибаемые составы), В.М. Маниным (порожние толкаемые составы), Б.В. Палагушкиным (присоединенные массы), A.M.

Полуниным (безопасные режимы движения), Е.Я. Элис (пассажирские суда) и другими.

Каждый автор, занимающийся практическими расчетами управляемости судов, разрабатывает математическую модель их движения, располагая материалами предшественников и результатами собственных исследований. В каждом случае результаты расчетов поверяются сравнением с результатами измерений параметров движения натурных объектов с последующей корректировкой (идентификацией) математической модели. Как правило, корректировке подвергаются методы, разработанные автором, а используемые результаты исследований предшественников принимаются на веру.

В математических моделях фигурируют три основные группы усилий - инерционные, корпусные (гидродинамические, аэродинамические) и усилия на ДРК. Кроме того, рассматриваются усилия, возникающие при взаимодействии корпуса судна и ДРК. Очевидно, что наиболее продуктивным является такой путь, когда исследования всех групп усилий сосредоточены в руках одного исследователя или одной «школы» с единой методологией проведения исследований. Реализации такой концепции способствует уникальная экспериментальная база НГАВТ.

В разделе описана экспериментальная база НГАВТ, располагающей прямым и циркуляционным опытовыми бассейнами, мелкомасштабной самоходной моделью пассажирского судна, крупномасштабной самоходной моделью грузового судна, крупномасштабной самоходной моделью толкаемых составов, модельной мастерской, а также научно-исследовательским судном пр. 839А «Искатель».

Описана схема работы регистрационно-вычислительного комплекса на базе ЭВМ при проведении испытаний несамоходных и самоходных моделей, а также натурных судов. Приведено подробное описание специально разработанных автором методов проведения испытаний несамоходных моделей:

- метода нулевого момента (непосредственное измерение угла дрейфа и ширины ходовой полосы на установившейся циркуляции);

- метода комплексного момента (непосредственное измерение угла дрейфа и ширины ходовой полосы на установившейся циркуляции на течении);

- экспресс-метода (построение диаграммы управляемости судна непосредственно по результатам испытаний модели);

- непосредственного измерения кинематических характеристик движения судна (модели) с помощью навигационной системы МСРП 12-96 с их синхронной записью на регистрационно-вычислительный комплекс.

В разделе приведены результаты экспериментальной проверки системы допущений, применяемой при составлении уравнений движения судов на течении путем моделирования течения в циркуляционном бассейне, показавшие приемлемость этих допущений. Приведена структурная математическая модель движения судна на течении, разработанная В.Г. Павленко в 1985 г., но не реализованная в то время по техническим причинам. Выявлены ситуации, предъявляющие повышенные требования к управляемости судов, рассмотрены проблемы идентификации математических моделей и предложен путь решения этих проблем,

В заключение первого раздела сформулированы задачи настоящего исследования, решение которых направлено на конкретизацию структурной математической модели на основе современных представлений о гидродинамических аспектах управляемого движения судна.

Второй раздел посвящен теоретическому и экспериментальному исследованию гидродинамических усилий на корпусах судов и составов и разработке практических методов их определения.

Особое внимание уделено вопросу теоретического и экспериментального определения абсциссы точки приложения главного вектора гидродинамических корпусных сил (плеча зарыскивания /зор ). Теоретически эта

точка для судна с прямоугольной формой ДП и эллиптической формой корпуса располагается на его форштевне и смещается в корму при подрезе форштевня или дифференте на корму; подрез кормы смещает эту точку к форштевню.

Расчеты по нескольким проанализированным практическим методам определения гидродинамических корпусных характеристик показали, что у отечественных исследователей при прямолинейном движении судна с малыми углами дрейфа эта точка расположена далеко впереди форштевня, а у зарубежных - за форштевнем в районе 1/3 длины корпуса. При движении с большими углами дрейфа точка располагается на корпусе, и расхождения различных авторов в оценке точки приложения главного вектора гидродинамических корпусных сил нивелируются.

Указанное противоречие побудило автора к разработке метода прямого экспериментального определения абсциссы этой точки. Результаты эксперимента, проведенного этим методом, названным методом нулевого момента зарыскивания, убедительно показали, что данная точка находится

в пределах длины судна при любом сочетании кинематических характеристик его движения.

Метод весьма прост, нагляден и легко воспроизводим. Суть метода заключается в следующем. Вдоль ДП модели укладывается жесткая балка (2), вдоль которой может перемещаться шарнир (1) с вертикальной осью, обеспечивающий модели свободное всплытие и вращение в горизонтальной плоскости. Модель закрепляется к тележке бассейна на этом шарнире. При зафиксированном положении шарнира и установившейся скорости движения модель в процессе эксперимента автоматически устанавливается в положение с углом дрейфа 0, соответствующим равенству гидродинамических моментов относительно оси шарнира. Главный вектор гидродинамических сил при этом угле дрейфа проходит через ось шарнира. Оператору остается только зафиксировать этот угол, соответствующий заданному положению шарнира, то есть заданной величине плеча зарыски-вания.

На рис.2 приведены кривые относительного плеча зарыскивания 13и р = /зпр / Ь относительно миделя (1) и центра масс (2). При величине

относительного плеча /зар(М)>0,46 (/,.,р >0,48) модель уже движется строго прямым курсом без зарыскивания.

Результаты систематических испытаний методом нулевого момента зарыскивания, а также объективный анализ точности результатов экспериментальных исследований, позволили сформулировать ряд требований к методике проведения модельного эксперимента и способам обработки экспериментальных данных. В частности, изменение скорости модели при изменении угла дрейфа и кривизны траектории в соответствии с закономерностями, выявленными по результатам натурных испытаний, позволи-

ли отказаться от учета влияния числа Фруда на поперечную гидродинамическую корпусную силу и гидродинамический корпусный момент.

0 2

О 5 10 15 20 25 30 ро

Рис. 2. Относительное плечо /зор, определенное методом нулевого момента зарыскивания

Результаты систематических испытаний методом нулевого момента зарыскивания, а также объективный анализ точности результатов экспериментальных исследований, позволили сформулировать ряд требований к методике проведения модельного эксперимента и способам обработки экспериментальных данных. В частности, изменение скорости модели при изменении угла дрейфа и кривизны траектории в соответствии с закономерностями, выявленными по результатам натурных испытаний, позволили отказаться от учета влияния числа Фруда на поперечную гидродинамическую корпусную силу и гидродинамический корпусный момент.

Объективный учет погрешностей эксперимента определил диапазон проявления систематических и случайных ошибок, в котором объективно допустимы вариации аппроксимирующих функций при разработке практических методов; при этом применение чисто математических методов обработки экспериментальных данных, например, метода наименьших квадратов, допустимо лишь для предварительной обработки.

Выводы теоретических исследований, дополненные выводами экспериментальных исследований, были обобщены в виде функционального ряда зависимостей коэффициентов гидродинамических усилий и относительного плеча зарыскивания от геометрических характеристик судна и кинематических характеристик его движения:

- графики коэффициентов корпусных усилий имеют нелинейный характер; определить степень нелинейности теоретическими методами затруднительно;

- с увеличением 7} коэффициенты Cf и С% увеличиваются таким образом, что /3£)Г) уменьшается;

- увеличение /?Л уменьшает Су и таким образом, что /мр уменьшается;

- увеличение Вт уменьшает С^ и увеличивает С^, увеличивая таким образом / ;

- коэффициент С„ примерно в два раза меньше коэффициента Су ;

- увеличение дифферента на корму увеличивает С^ и уменьшает , уменьшая таким образом /зор;

- подрез форштевня не изменяет Су , но умешает , уменьшая та-кир^ образом /тар;

- подрез ахтерштевня уменьшает Су , но увеличивает СЦ, увеличивая таким образом I ;

увеличение коэффициента полноты носовой части ватерлинии уменьшает (за счет изменения Сп для разных шпангоутных контуров)

Су и так, что /зар уменьшается;

- при увеличении Ть нелинейность кривых СУг и С,„г уменьшается, то есть коэффициенты С^ и уменьшаются;

- при увеличении Вт нелинейность кривых Су и Ст< уменьшается, то есть коэффициенты С^Р и С%> уменьшаются;

- величины С" и |с®| примерно в два раза меньше соответствующих величин С^ и С% ;

- увеличение ВТ уменьшает Су и увеличивает |с® |, уменьшая таким образом /;

- с ростом TL величины С® и jC^ j увеличиваются таким образом,

что / уменьшается;

- влияние свободной поверхности и мелководья теоретические зависимости не учитывают;

- экспериментальные поправки необходимо вводить весьма осторожно, сохраняя их физический смысл.

Эти выводы являлись основной «руководящей идеей» при анализе результатов модельных испытаний и при конструировании методов расчета гидродинамических корпусных усилий.

В результате обработки результатов испытаний 22 моделей пассажирских судов, 23 моделей грузовых судов и 57 моделей толкаемых составов были разработаны практические методы расчета гидродинамических усилий на корпусах судов и толкаемых составов на глубокой воде, мелководье и в мелководном канале.

Коэффициент гидродинамической продольной силы:

Сх =(C/jCosy0+^]sin,2|/^sin^[l + xJ.2SÍn(«- + A:X3/3)í;g«y9]. (1)

Здесь хХ1 - эмпирические коэффициенты, определяемые по формулам: хх1 = 0,20ТВ; хх2 =0,010; хх} =2&{SK-SH) (SH,SK - коэффициенты общей полноты носовой и кормовой половины корпуса судна). Коэффициент продольной силы на прямом курсе CR определяется по данным испытаний, либо одним из известных методов.

Коэффициент гидродинамической поперечной корпусной силы:

СУ г = С гик s'm2PcosP + У2 sin3 р + у i sin4 Psignj.3) +

II (2)

Здесь обозначено:

Срж = [1 + \№мк1Ьмк ~ 0,54^(0,306^. + l,4ot -l.M^VlO + сш);

Сиш = П + 2$амк№мк - 0,20^(0,10^ + 1,5/А4 - /Л5)-'](1 + емк).

<*мк = 1 -1Д? ; ъмк = 1 -1,6bk ; смк = 1 + 0,2 \bk ; dMK= 1 - \,lbk ;

емк = 1 + 0,286¿ ; bk = B/bk ; bk -ширина канала; а -относительная кривизна траектории; th = Г/Нф -относительная глубина фарватера;

ух = 3,8 TL - 0,035ВI - 0,001й0,25(Бг - 3) - 0,002а - 0,14хс;

у2 =1,71 + 0,14а- 51,87} + 116,2^ - 0,0if'3 -[0,16 +

0,049i7z''5106,4|rL - 0,0l|]i/z0,55(ßr - 3); у3 = 0,085 - 0,077а;

уА = 0,009 + 0,37|т£ - 0,01| + 0,015crÄ; у5 = 0,007 + 0,1- 0,2хс ; TL,BL,BT-соотношения главных размерений судна; а -коэффициент полноты КВЛ; стк -коэффициент полноты кормовой части диаметрального батокса; хс -относительная абсцисса центра масс судна.

Коэффициент гидродинамического корпусного момента: С = С {m]sm2ß + m2smß + m1)smi ß+m^s\x^2ßsignß) +

I A (3)

+ CD>Jc°(m5+ m6lslIW - щеоЫ],

где обозначено:

m] = 1,77} - 0,025й/ + 0,002i/;0,25(ßr - 3) - 0,003а + 0,01л:,.;

m2 = 0,0004 lB\ m3 = 0,011 - 0,0084а>; пц = 0,09 - 0,074стл-;

пц = 0,03/Л0,2(£г - 3) - 0,l|7} - 0,01| - 0.0lex,. - 0,01;

/иб = 1,23сс +0,01Sth°A[0,06(BT -3)]- 0,001 LB -0,088; щ =0,225-0,022£ß. Гидродинамические усилия:

= 0,5Cxrpv2LT,Yr = 0,5Cyrpv2LT, Мг = 0,SCx,rpv2L2T. (4)

Для толкаемых составов общая структура формул сохраняется; соотношения главных размерений составов 7}, BL, Вт определяются по действующей ватерлинии, а для Т принимается средневзвешенная осадка судов состава Т = £ Tlmi/^ml; коэффициент полноты ватерлинии составов определяется по формуле а = ~YJLlBlaljLB (по аналогичной формуле определяются коэффициенты полноты 5И,5К носовой и кормовой частей грузовой ватерлинии состава относительно его центра масс); коэффициент полноты кормовой части диаметрального батокса определяется по формуле ак = \-2Lm{Tmax -0,8&Tm)/LTmax (индекс m обозначает величину, относящуюся к толкачу, Tmax - максимальная осадка барж); эмпирические коэффициенты xxt = 0,30ßz ; хх2 = 0,020; хх3 = 150(<5/(- - 8И);

Третий раздел содержит результаты теоретических и экспериментальных исследований усилий на движительно - рулевых комплексах судов. Анализ теоретических методов показал возможность разработки принципиально новых практических методов расчета .усилий на ДРК различных типов (продольных и поперечных). Методы основаны на использовании теоретико - экспериментальных зависимостей для осевой вызванной скорости движителя хо>а (открытого винта или насадки) в функции от скорости потока, невозмущенного работой движителя vR и от упора движителя ТР, определяемого в соответствии с его геометрическими и кинематическими характеристиками.

Систематические эксперименты по измерению осевых вызванных скоростей за моделями открытых винтов и комплексов винт-насадка (КВН) в свободном потоке позволили получить следующие формулы: н^ = 0,75[-у/г +(Уд +2ТР/рА0)0А]- для открытого винта; для КВН -

= 1+12; +27,г(1 + 'а,)/М]°48} \Ро " коэффициент

' А)

расширения насадки; (0о =[0,64 + 0,339^(10,1а0-12,6) + кРи](1 + к, )-коэффициент засасывания насадки в швартовном режиме; а0 -коэффициент раствора насадки; к^ = СОД;,-1,16); =Д04(/о-0,8)-0,02(/о-0,8)2 - поправки на влияние коэффициента расширения насадки /30 и ее относительного удлинения 10; А0 -площадь диска винта.

В дальнейшем к величине осевой вызванной скорости вводятся поправки на влияние корпуса судна.

Результаты экспериментальных исследований с моделями ДРК позволили разработать практические методы расчета усилий на ДРК различных типов: на рулях за открытыми винтами (в том числе рулях Энкеля), на рулях за неподвижной насадкой и на поворотных насадках. Методы разработаны в размерном виде, что позволяет более четко отслеживать закономерности изменения усилий в соответствии с их физическим смыслом.

Для учета влияния угла дрейфа на усилия на рулях введено понятие об эффективных углах атаки дЭК и 5Э, предложены формулы для их расчета, позволяющие методически единообразно рассчитывать как положительную, так и отрицательную поперечную силу на рулях (в зависимости от действительного угла натекания потока на ДРК , определяемого с учетом деформации потока корпусом судна).

Продольная и поперечная силы на рулях:

CXR = 0,01[1 + (2ЬХ Яд2)] + 0.07sin+ 1 где _ ' . Ii," 4 f> S3R =8R~WßR\

A Y[1 + th(0$hs)]{2 - 5^)(sin|53fi[)3 + 0.05(sin2(53ft) .j

CYR = 2kkY[ 1+1К0ЩШ +4(028+02/^')](l +2,2л^ш)'] ; =SR-0,3%+026/$; для одиночного или спаренного руля кх =0.5, ку =0.5, для двойного руля Энкеля кх =0.74, кг =1,26, для тройного руля Энкеля кх= 0,86, ку-1,62, для не спаренного руля hs =10; ÄRJR,hs,bs - соответственно, относительные величины удлинения, толщины руля, расстояния между спаренными рулями, ширины шайбы; <5^-угол перекладки; AR- площадь руля; v0 скорость на прямом курсе.

Поперечная сила на поворотных насадках YD определяется как сумма трех составляющих: реакции струи У01, отбрасываемой комплексом со скоростью (yA+wa), поперечной силы на изолированной насадке YD2 и поперечной силы на насадке с учетом осевой вызванной скорости YD3 :

yd\ =Р*оРг)(Уа +W'a)[(vw +%)sinSR -vA sin/У; Ym =0ßp^CDv24 sin2(<^ Ydз =0,5p\Cw(yA +wj2 sin(24); YD = Ya +YD2+ YOJ, где Cp=5ID/(\

+ l,56//j); Cixy = 0,2/^/(1 + l,56/0) -эмпирические коэффициенты; первый из них получен путем испытаний в прямом бассейне изолированной насадки, второй - путем сравнения результатов этих испытаний с испытаниями КВН.

Разработанные методы расчета усилий на ДРК различных типов предусматривают использование действительного угла натекания потока на ДРК, определяемого с учетом деформации потока корпусом судна, кроме того, осевая вызванная скорость движителей также должна определяться с учетом влияния корпуса.

В четвертом разделе рассмотрена физическая сущность кинематического и динамического взаимодействия ДРК и корпуса судна. Приведены результаты экспериментальных исследований попутного потока и скоса потока за корпусом судна в районе расположения движителей при его маневрировании (кинематическое взаимодействие). Предложен практический метод расчета этих характеристик раздельно для расположения ДРК

на внешнем, внутреннем (по отношению к кривизне траектории) борту и для ДРК в ДП. Коэффициент попутного потока:

УГШ = Жт <508/^(1 - |О,5^|) , (7)

где Ь1У =3 для внутреннего ДРК, Ьц, =0,5 для внешнего ДРК и V =1.25 для ДРК в ДП, УРТ -коэффициент попутного потока на прямом курсе:

0,165* №

= + (8)

где X =1 для ДРК в ДП, X =2 для бортовых ДРК; для судов с нетоннельной формой кормы ау = 0,043, К¥ = 1; для судов с тоннельной формой

кормы а¥ = 0,05,/^, = 1 + \4(hk/D)2'4 (hk - глубина кормового свеса); коэффициент, учитывающий влияние мелководья Kv = 0,95 - 0,05/А(6/Л -3).

Действительный угол натекания потока на бортовые ДРК с учетом деформации потока корпусом судна:

PR =^±[0,18 + 0,06^(21^ -16,6)]cos^[l-sm(0,5¡^|)°'5], (9)

где знак «+» относится к ДРК внешнего борта, а знак «-» к ДРК внутреннего борта.

Рассмотрены и экспериментально проверены теоретические методы определения продольной силы засасывания (динамическое взаимодействие). Приведены результаты проведенных экспериментов. Разработан принципиально новый метод практического определения продольного коэффициента засасывания при маневрировании судна:

{1_к (10)

2v + wa

где для судов с нетоннельной формой кормы с,= 1,7 и d,=0,30, для судов с тоннельной формой кормы с,= 1,8 и d,=0,43; коэффициент, учитывающий влияние мелководья К, ^ = 0,925 - 0,015th(6tH - 3).

Приведены результаты проведенных экспериментов с несамоходными моделями в прямом бассейне в присутствии неработающих и работающих движителей, предложены приближенные формулы для практического расчета поперечной силы засасывания:

Y3l = 0.1 SpA0w2ai sinSR; l3 = 0,90lR, (11)

где l3 -плечо приложения поперечной силы засасывания; lR -расстояние от ЦМ до оси баллера.

Приведены результаты теоретического (метод эквивалентного движителя) и экспериментального исследования влияния корпуса судна на величину осевой вызванной скорости движителей (крупномасштабная самоходная модель), предложена формула для практического расчета осевой вызванной скорости с учетом этого влияния:

IV,

= + +2ма0(уА+0,5™^ . (12)

В пятом разделе приведен анализ методов расчета усилий инерционной природы, в разработке которых автор принимал участие. Предложен упрощенный метод расчета коэффициентов присоединенных масс.

Раздел содержит анализ методов расчета аэродинамических характеристик, разработанных различными исследователями для водоизмещаю-щих судов и толкаемых составов, и основные выводы проведенного анализа.

Сделан вывод о необходимости доработки этих методов с целью соответствия физическому смыслу аэродинамического плеча зарыскивания и возможности применения к расчету произвольных маневров.

Шестой раздел посвящен разработке расчетного вида математической модели движения судов и составов. Упорядочены направления отсчета углов ветра и течения от неподвижных осей координат. Введено понятие о кажущихся линейной и угловой скоростях в районе ЦМ и районе ДРК, кажущихся углах дрейфа в районе ЦМ и районе ДРК (с учетом течения). Математическая модель приведена к канонической форме, удобной для расчета на ЭВМ в среде МаШсас!:

(Ь> ¿Р с1со

— = ё\ -7- = /; ~г~= е- (13)

Ж й1 Ж

Ье- ас! а~хпу ъъе Хх+х22/

Здесь обозначено: е =-; / =--^ = —!-—— ;

хп{Ьтъъ-с1уъг) Ь хи

а = х},Ц 4-Х,у,,; Ъ = -х,,у22 ~упх22;с = хИЩ+Х,т,,;с/ = -хИт22-т,1; хи = т(1 + кп)соз/3; х22 = т(\ + ки)утр, Хх = ТЕ -Хг-Ха -Хн --пп>со$т/] + т(\ + ки)(С^у + Суосо) +тСу<3С}х + п^\ + ки)СхСС^;

уп=т{ 1 + к22 )sinД >'22 =m{ 1 + к22)vcosfi; = тЬк26; Yt=Yr-Ya-YR-Y3-mvcocos/3 + mCXG Cxy -m(l + ku )(vx - C,o )(C> + + Сху) + т(\ + к22)СусСуу +m{\ + k22){C*vx ~CXow)-mLk2^Cxco-CyyCxy, mn = mLk26 sin/?; m22 = vmbk26 cos ft, m3J = J,(1 + k6 6); 'Ц = A/r - Ma +lRVR +ljY3 + mLk26(Cyvx + +Cyvy -CX(.o>)-

mLk26(vy-сУощ-cxx)+j.(i+^66)(c; -c;)c; ++/J/„c;(c£+ф;

w - масса судна; - коэффициенты присоединенных масс; TF - суммарная

тяга движителей; Xr,Yr,Mr-гидродинамические корпусные усилия;

Ха, Ya, Ма -аэродинамические усилия; , -усилия на рулевых органах;

С\с;,CyG -скорость течения в ЦМ судна в отсутствии последнего; C/fy -

градиенты изменения скорости течения в окрестности судна, определяемые по карте изотах на рассматриваемом участке реки.

Предлагаемая исследовательская математическая модель апробирована путем сравнения результатов расчетов на ЭВМ PENTIUM методом Рунге-Кутта-Фильберга с результатами натурных испытаний группы судов, с результатами модельных испытаний методом нулевого и комплексного моментов, с результатами испытаний крупномасштабной самоходной модели, причем идентификация математической модели осуществлялась непосредственно при разработке расчетных методов определения усилий различной природы.

Таблица 1 и рис. 3 иллюстрируют результаты этой апробации на примере т/х пр. 1570 «Нефтерудовоз-8». В таблице 1 частота вращения гребных валов и скорость прямого хода показаны фактические, то есть измеренные в процессе натурных испытаний, и, в скобках, номинальные.

Таблица 1. Сравнение результатов расчета с натурными испытаниями

«Нефтерудовоз-8» SR = 30° «0=300(375) мин-1 v0=5,06 (5,64) м/с

Параметр v, м/с со , с'1 со Р" t, с

Натур.испыт 2,28 0,0192 0,975 25,8 330

Расчет 2,35 0,0191 0,935 25,2 314

Отклонение, °Л 3,1 -0,5 -4,1 -2,3 -4,8

При попытке проведения аналогичных расчетов при номинальных значениях этих параметров отклонения расчетных и натурных данных получаются гораздо большими.

Рис. 3. Кинематические характеристики циркуляции «Нефтерудовоза-8»

Рис. 4. Динамические характеристики циркуляций т/х пр. 576 (ПНР)

Для т/х пр.576 расчеты были проведены при его проектных характеристиках.

На рйс.4 приведены динамические характеристики установившихся циркуляций этого судна с ПНР при различных значениях угла перекладки. Как видно из рис.4, так называемая вторая критическая точка располагается в районе перекладки рулевых органов 8К « 8° .

Расчеты циркуляций т/х пр.576 проведены для пяти модификаций его ДРК: рулей за открытыми винтами (РОВ), рулей за открытыми винтами и рулем в ДП (РОВР), рулей за неподвижными насадками (РКВН), поворотных насадок (КВПН) и поворотных насадок с рулем в ДП (ПНР).

Как видно из табл. 2, изменение характеристик циркуляций соответствует изменению эффективности устанавливаемых на том судне различных типов ДРК.

Х0,

300

250

200

150

100

50

0

~ 50

Рис.5. Расчетная циркуляция т/х «Нефтерудовоз-8»

Таблица 2. Характеристики установившихся циркуляций т/х пр.576

т/х пр.576 (РОВ) У0=5,33 м/с

¿а 60 /Г V СО ,с"' ^шах >с Ун+Г3,кН

0 0,234 7,8 0,910 0,0127 0,01427 -25,6

10 0,424 14,4 0,715 0,0180 0,0218 9,3

20 0,629 20,9 0,557 0,0207 0,0275 44,9

30 0,904 28,8 0,430 0,0230 0,0322 79,9

35 1,03 32,2 0,390 0,0237 0,0342 92,1

т/х пр.576 (РОВР) у0=5,32 м

0 0,209 7,0 0,932 0,0116 0,0116 -28,1

10 0,429 14,6 0,711 0,0181 0,0222 10,4

20 0,668 22,1 0,535 0,0217 0,0285 50,7

30 1,03 32,4 0,391 0,0239 0,0333 94,2

35 1,19 36,8 0,350 0,0247 0,0376 109,2

т/х пр.576 (РНН) у0=5,40 м/с

0 0,200 6,7 0,930 0,0110 0,0110 -28,8

10 0,437 14,8 0,697 0,0180 0,0223 11,9

20 0,730 23,9 0,499 0,0220 0,0293 60,0

30 1,08 33,7 0,373 0,0240 0,0337 99,4

35 1,08 33,6 0,369 0,0240 0,0340 96,3

т/х пр.576 (ПН) у0=5,45 м/с

0 0,233 8,3 0,896 0,0127 0,0127 -29,9

10 0,450 16,7 0,701 0,0191 0,0221 9,7

20 0,667 24,5 0,558 0,0225 0,0280 53,0

30 0,932 33,3 0,447 0,0252 0,0327 97,4

35 1,078 38,1 0,403 0,0263 0,0350 119,8

т/х пр.576 (ПНР) у0=5,44 м/с

0 0,189 6,31 0,942 0,0108 0,0109 -30,0

10 0,473 14,9 0,736 0,0194 0,0221 13,7

20 0,678 22,4 0,575 0,0236 0,0292 64,7

30 1,000 31,6 0,444 0,0270 0,0353 118,4

35 1,212 37,3 0,389 0,0285 0,0381 147,0

На рис. 6 приведены графики изменения поперечных сил на ДРК т/х пр. 576 (ПНР) (включая поперечную силу засасывания) на циркуляции вблизи второй критической точки. Анализ кривых показывает, что с мо-

мента начала перекладки рулевых органов до « 10 секунд все поперечные силы, за исключением силы на внутренней насадке (за счет скоса потока от корпуса судна), возрастают до максимального значения в полном соответствии с физической природой их возникновения. Затем все силы убывают, причем силы Ут, Уш и У3 остаются всегда положительными.

После « 30 секунд только силы Ут и Унд (на руле в ДП) отрицательны. В итоге при установившемся движении сумма всех поперечных сил, участвующих в создании момента, разворачивающего судно вблизи второй критической точки, равна нулю.

^ = + + Ущ-) + }Д2(+) + *Ьз(-) + + = = 10,597+11,257 -17,902 -5,770+0,765+0,714 -0,337+0,676 = 0.

60

кЬ

"40

0 50 100 150 200 250 300 350

Рис.5. Поперечные силы на ДРК т/х пр. 576 (ПНР) при SR =7,8° Установившееся циркуляционное движение судна осуществляется при равенстве инерционных сил и поперечной гидродинамической корпусной силы Уи = Yr = 204,8 кН. При углах перекладки, меньших угла

второй критической точки, сумма поперечных сил на ДРК при установившейся циркуляции отрицательна, при больших углах - положительна.

Систематические расчеты, проведенные для ряда других судов, показали виртуальный характер второй критической точки.

Были проведены также систематические расчеты циркуляций судов на мелководье, включая предельное (при th =0,9). Результаты расчета показали, что на мелководье при переложенных рулевых органах монотонно уменьшаются угловая скорость и максимум угловой скорости вплоть до предельного мелководья. В то же время угол дрейфа, падение скорости, относительная кривизна уменьшаются лишь до th =0,65, а затем начинают возрастать.

Точность математической модели на предельном мелководье не удалось ни подтвердить, ни опровергнуть вследствие отсутствия систематических натурных испытаний в этих условиях. Кроме того, расчет циркуляций при непереложенных рулевых органах показал монотонное уменьшение всех кинематических характеристик с ростом мелководья. Этот вопрос может считаться дискуссионным вследствие вышеприведенной причины, однако очевидно, что такой результат есть следствие уточнения величины плеча зарыскивания на глубокой воде и мелководье, проведенного в разделе 2.

Разработанная математическая модель позволила впервые, без введения грубой схематизации, провести расчеты параметров маневрирования судна в сносящем потоке (Fia течении).

На рис. 7 приведены расчетная и натурная траектории движения т/х пр. 21-88 с максимальной перекладкой рулевых органов SR = 35° на плесе в районе с. Белогорье (р. Обь ниже г. Ханты-Мансийск) с равномерным по ширине и длине плеса течением со скоростью С=0,4 м/с при глубине фарватера 14-18 м.

На рис. 8 приведены расчетные кинематические характеристики этой циркуляции. Их анализ может служить подтверждением тому факту, что влияние течения нельзя сводить лишь к простому сносу.

Приближенно установившийся характер при повороте судна на 180° приобретают лишь угловая скорость, скорость относительно воды и угол дрейфа относительно воды. Остальные кинематические характеристики имеют ярко выраженный нестационарный характер.

Хй,М 250

200

150

100

50

Уо>м

" 50 0 50 100 150 200

Рис. 7. Траектория движения т/х пр. 21-88 на течении; * натурные точки

250

Г

ЪЪсо

со

■.•Ч

г р

•/ 0,1Ус

о "

(I 50 100 150 200 250 300 350

Рис. 8. Кинематические характеристики т/х пр. 21-88 на течении

(,с

Результаты расчетов циркуляций на равномерном прямолинейном течении позволяют надеяться на адекватность математической модели и на произвольном течении, задание которого на участке реки представляет чисто техническую, но весьма трудоемкую задачу.

Результаты исследований гидродинамических аспектов теории судовождения на внутренних водных путях, а также результаты систематических расчетов использованы для разработки предложений к методике нормирования управляемости судов и составов.

При использовании в математической модели судоводительского тренажера исследовательскую математическую модель предлагается дополнительно идентифицировать по данным специально проведенных натурных испытаний по предлагаемой автором методике. В разделе детально рассмотрена алгоритмизованная методика такой идентификации, последовательно примененная автором в процессе выполнения исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основными результатами выполненной диссертационной работы автор считает следующее.

1. Проведен анализ теоретических решений по определению усилий различной природы, действующих на корпус судна и его движители, выявлена их физическая сущность и основополагающие закономерности изменения при маневрировании судна; определена возможность использования теоретических решений для конструирования практических методов расчета.

2. Выполнен анализ точности и физической обоснованности существующих практических методов определения усилий, действующих на корпус судна и его движители при маневрировании судна.

3. Сформулирован общий принцип перехода от бессистемного эмпиризма при разработке и алгоритмизации расчетных методов к синтезу теоретических и эмпирических методов определения величин, составляющих основные гидродинамические аспекты математической модели движения судна.

4. Выполнен анализ методик проведения модельных испытаний в опытовых бассейнах по исследованию усилий, действующих на корпус судна, и оценка точности результатов, получаемых при этих испытаниях;

5. Разработано несколько оригинальных методов проведения испытаний несамоходных моделей, позволяющих более детально анализировать

процесс управляемого движения судна. Наиболее продуктивными из них являются метод нулевого момента, метод комплексного момента, экспресс метод и метод нулевого момента зарыскивания.

6. Результаты модельных экспериментов, проведенных методами нулевого момента и комплексного момента, позволили установить основные закономерности изменения угла дрейфа судна в зависимости от кривизны траектории, глубины фарватера, направления и скорости течения;

7. Результаты модельных экспериментов, проведенных методом нулевого момента зарыскивания, позволили убедительно доказать, что точка приложения главного вектора гидродинамических корпусных сил расположена в пределах корпуса судна при любых сочетаниях кинематических параметров движения судна и любой глубине фарватера; эти результаты предоставили возможность разработки более корректного метода расчета гидродинамических корпусных усилий.

8. Разработан уточненный метод определения гидродинамических усилий, действующих на корпус судна при его маневрировании, в том числе в условиях стесненного по глубине и ширине фарватера.

9. Предложен приближенный метод определения гидродинамических усилий, действующих на корпуса толкаемых составов при их маневрировании, в том числе в условиях стесненного фарватера.

10. Путем анализа различных современных методов теоретического и практического расчета усилий на движителыю-рулевых комплексах судна с учетом точности методик их определения и систематизации и в результате проведения систематических модельных испытаний разработан принципиально новый метод определения усилий на ДРК судна при его маневрировании.

11. В результате проведения систематических модельных испытаний и анализа теоретических решений разработаны принципиально новые методы определения коэффициентов взаимодействия движителя с корпусом судна при его маневрировании.

12. На основе разработанных автором методов расчета усилий неинерционной природы и методов расчета характеристик взаимодействия движителя с корпусом судна составлена общая математическая модель движения судна, в том числе на течении. Общая математическая модель движения судна проверена по данным натурных испытаний судов и признана соответствующей современным представлениям о физической сущности процесса управляемого движения судна.

13. Путем проведения систематических расчетов по разработанной автором исследовательской математической модели показано, что поло-

жение второй критической точки на диаграмме управляемости существенно уточняется в соответствии с ее физическим смыслом.

14. Систематическими расчетами доказано, что расчеты по предлагаемой математической модели адекватно отражают изменение параметров циркуляции судна, оборудованного ДРК различных типов, что подтверждает возможность отказа от необходимости введения в математическую модель идентификатора, условно называемого коэффициентом спрямления потока корпусом судна.

15. Путем систематических расчетов параметров циркуляции судов при их движении на мелководье найдено новое, отличное от классического, объяснение физической природы явления ухудшения управляемости судов на мелководье.

16. Предложены условия и методика проведения натурных испытаний судна, результаты которых могут дать объективную информацию для возможности уточнения общей математической модели в соответствии с особенностями конструкции корпуса и характеристик ДРК данного конкретного судна. Разработан алгоритм идентификации общей математической модели, исходя из опыта, накопленного диссертантом при проведения такой работы. Алгоритм идентификации включается в программы судоводительских тренажеров.

17. Анализ существующих нормативных документов различных классификационных обществ и организаций, регламентирующих навигационные качества судна, в том числе и его управляемость, опыт практического применения таких нормативных документов и проекта «Норм управляемости судов и составов внутреннего и смешанного плавания», разработанного НИИВТ в 1991 г при участии автора, результаты систематических расчетов по разработанной автором математической модели позволили наметить общие принципы нормирования управляемости водоизмещаю-Щ1гх судов и составов.

Основные вопросы, рассмотренные в настоящей диссертации, отражены в следующих публикациях:

1. Испытания изгибаемых составов с носовыми рулями. -Ж. «Речной транспорт»,№7. 1975.- С. 14-15 (соавтор Амелин В.С).

2. Экспериментальное исследование влияния стесненности русла на гидродинамические характеристики речных судов. - Труды НИИВТ, вып. 105, 1976. - С. 77-82.

3. Метод определения угла дрейфа судов и составов на циркуляции по испытаниям несамоходных моделей в циркуляционном бассейне. -Труды НИИВТ, вып. 105, 1976. - С. 67-76 (соавтор Павленко В.Г.).

4. О поперечном уклоне свободной поверхности воды в излучинах реки. - Труды НИИВТ, вып. 132, 1978. - С. 20-24.

5. Эффективность носовых рулей на мелководье. - Труды НИИВТ, вып. 132, 1978. - С. 25-28.

6. Гидродинамические характеристики носовых опускающихся рулей. -Труды НИИВТ, вып. 132, 1978,- С. 55-59 (соавтор Амелин В.С).

7. Методика нормирования габаритов однониточных кильватерных составов. - Труды НИИВТ, вып. 132, 1978, -С. 29-38.

8. Инструкция по нормированию габаритов изгибаемых составов. -МРФ. Новосибирск, 1978. -20 с.

9. Обобщение метода нулевого момента на случай движения судна на течении. - Труды НИИВТ, вып. 147, 1979. -С. 45-49 (соавтор Врублев-ская Л.Н.).

10. Влияние соотношения плановых размерений грузовых судов внутреннего плавания на углы дрейфа на циркуляции. - Труды НИИВТ, вып. 152, 1980. - С. 19-23 (соавтор Врублевская Л.Н.).

11. Определение безопасных габаритов изгибаемых составов. -автореф. дисс. канд. техн. наук. -Ленинград, 1980. - 22 с.

12. Влияние соотношений плановых размерений грузовых судов внутреннего плавания на углы дрейфа. - Труды НИИВТ, вып. 152, 1980. -С. 81-83 (соавтор Врублевская Л.Н.).

13. Метод определения угла дрейфа судов и составов на циркуляции по испытаниям несамоходных моделей в циркуляционном бассейне. - Л.: НТО СП «Экспериментальная гидродинамика судна», вып. 322, 1980. - С. 22-24 (соавтор Павленко В.Г.).

14. Экспериментальное исследование гидродинамических характеристик речных судов в мелководном канале. - Л.: НТО СП «Экспериментальная гидродинамика судна», вып. 322, 1980. - С. 25-26 (соавтор Павленко В.Г.).

15. Инструкция по нормированию габаритов судов и толкаемых составов. - МРФ. Горький, 1980. -38 с. (соавтор Павленко В.Г.).

16. Математическая модель движения судна в речном потоке и расчет предельных размерений. - НРБ, Варна.: Матер. IV нац. Конгресса по тео-ретич. и прикладной механике, 1981. - С. 30-35 (соавтор Павленко В.Г.).

17. Исследование управляемости толкаемых составов. - Труды НИИВТ, вып. 159, 1982.-С. 135-141 (соавтор Витавер Л.М.).

18. Экспериментальное исследование моделей катамаранных судов в опытовом бассейне. - Труды НИИВТ, вып. 159, 1982. -С. 19-24 (соавтор Бондарчик В.М.).

19. Требования к управляемости толкаемых составов из условия прохождения затрудняющих движение поворотов реки. - JI.: НТО СП «Проблемы повышения ходкости судов», 1983. - С. 15-16 (соавтор Павленко В.Г.).

20. Экспериментальные исследования и метод расчета движения судов на течении. - Л.: НТО СП «Экспериментальные методы исследования способов активного воздействия на мореходные качества судов», 1984. -С. 24-26 (соавтор Павленко В.Г.).

21. Моделирование течения в циркуляционном бассейне. -Труды НИИВТ «Совершенствование ходовых и маневренных качеств судов», 1984. - С. 3-7 (соавторы Дмитров В.Е., Руднев A.A.).

22. Поворотливость пассажирских судов. - Труды НИИВТ «Движение судов и составов в речных условиях», 1985. - С. 86-93 (соавтор Руднев A.A.).

23. Гидродинамические характеристики толкаемых составов. -Труды НИИВТ «Движение судов и составов в речных условиях», 1985. - С. 97100 (соавторы Деревянченко Н.Т., Манин В.М.).

24. Выбор критерия начальной поворотливости и определение его нормативного значения. -Труды НИИВТ «Совершенствование гидродинамических качеств судов и составов на внутренних водных путях», 1986. -С. 7-12 (соавтор Павленко В.Г.).

25. Экспериментальное исследование гидродинамических характеристик пропульсивного комплекса «носовой ротор -корпус». - Труды НИИВТ «Совершенствование гидродинамических качеств судов и составов на внутренних водных путях», 1986. -С. 13-18 (соавтор Манин В.М.).

26. Экспресс - метод проведения модельных испытаний в циркуляционном бассейне. - Труды НИИВТ «Ходкость и управляемость речных судов», 1987.-С. 69-72.

27. Экспериментальное исследование гидродинамического взаимодействия корпуса судна и гребных винтов в поворотных насадках. -Труды НИИВТ «Ходкость и управляемость речных судов», 1987. - С. 135-138 (соавтор Слижевский С.Н.).

28. Принципиальные основы разработки норм управляемости Речного Регистра РСФСР. - JL: НТО СП «Проблемы совершенствования мореходных качеств судов», 1987. - С. 5 (соавтор Павленко В.Г.).

29. Исследование управляемости толкаемого состава с воздушной прослойкой на днище баржи. - Труды ЛИВТ «Гидромеханические и технико-экономические качества судов речного флота и смешанного плавания», 1987. - С. 80-85 (соавтор Горбачев Ю.Н.).

30. Основные принципы нормирования управляемости судов и составов внутреннего плавания. - Труды НИИВТ «Совершенствование гидродинамического комплекса речных судов и составов», 1988. - С. 93-95 (соавтор Павленко В.Г.).

31. Позиционные характеристики грузовых судов внутреннего плавания при произвольных углах дрейфа. - Труды ГИИВТ, вып.234, 1988. - С. 11-14 (соавтор Токарев П.Н.).

32. Приближенный метод расчета присоединенных масс речных судов. - Труды НИИВТ «Вопросы гидродинамики речных судов и составов», 1989. - С. 4-7 (соавтор Павленко В.Г,).

33. К вопросу о необходимой скорости перекладки рулевых органов речных судов. - Труды НИИВТ. «Вопросы гидродинамики речных судов и составов», 1989. - С. 57-60.

34. Нормирование поворотливости речных судов. - Труды НИИВТ «Совершенствование флота для малых рек», 1990, - С. 57-60 (соавторы Девяткин A.A., Павленко В.Г.).

35. Исследование усилий, возникающих на комплексе винт - поворотная насадка при испытаниях в прямом бассейне. - Труды НИИВТ «Совершенствование гидромеханических качеств речных судов и составов», 1991. - С. 4-6 (соавтор Девяткин A.A.).

36. Исследование динамики движительно-рулевого комплекса на крупномасштабной самоходной модели. - Труды НИИВТ «Совершенствование гидромеханических качеств речных судов и составов», 1991. -С. 62-69 (соавтор Девяткин A.A.).

37. Опыт применения регистрационно - вычислительного комплекса на натурных испытаниях. -Труды НИИВТ «Совершенствование гидромеханических качеств судов», 1993. -С. 77-80.

38.Методика расчета боковых сил на рулевом комплексе Энкеля. -Труды НИИВТ «Совершенствование гидромеханических качеств судов и составов», 1995. -С. 83-86 (соавтор Павленко В.Г.).

39. Экспериментальное определение присоединенных масс пассажирских и грузовых судов. -Труды НИИВТ «Совершенствование гидромеханических качеств судов и составов», 1995. - С. 87-98 (соавтор Палагушкин Б.В).

40. Присоединенные массы транспортных судов при криволинейном движении. -Матер, междунар. научн.-техн. конф. «Проблемы комплексного развития регионов Казахстана», 1996. - С. 211-216 (соавтор Палагуш-кин Б.В).

41. Об адекватности математической модели движения судна. -Матер, междунар. научн.-техн. конф. «Проблемы комплексного развития регионов Казахстана», 1996. - С. 217-222 (соавтор Палагушкин Б.В).

42. Присоединенные массы транспортных судов при прямолинейном движении. -Матер, междунар. научн.-техн. конф. «Проблемы комплексного развития регионов Казахстана», 1996. - С. 223-228 (соавтор Палагушкин Б.В).

43. Справочник маневренных качеств судов и составов,- Новосибирск, 1996.- 36 с. (соавторы Палагушкин Б.В., Манаков B.C.).

44. Метод расчета усилий на рулях за открытым винтом. - Труды СПГУВК «Судостроение и судоремонт», 1998. -С.75-80.

45. Уточнение метода расчета гидродинамических характеристик корпусов речных судов. В сб. тезисов докладов на XXXIII науч. конф. проф. преп. состава НГАВТ, 1998. - С.44-45.

46. Метод расчета усилий на рулях за открытым винтом. В сб. тезисов докладов на XXXIII науч. конф. НГАВТ, 1998. - С.45-47.

47. К вопросу об относительном плече зарыскивания. -Сибирский научный вестник, вып. II, 1999. - С. 180-186.

48. Метод расчета усилий на многоперьевых комплексах Энкеля. -Сибирский научный вестник, вып. II, 1999. - С. 195-203.

49. Исследование влияния формы носовой оконечности корпуса судна на плечо действия главного вектора гидродинамических сил. - Сибирский научный вестник, вып. II, 1999. - С. 204-207 (соавтор Лебедев О.Ю.).

50. Метод расчета гидродинамических корпусных усилий водоизме-щающих судов. - Труды НГАВТ «Судовые энергетические установки речных судов», 1999,- С.90-102.

51. Исследование усилий на комплексах винт - поворотная насадка. -Труды НГАВТ «Судовые энергетотеские установки речных судов», 1999 (соавторы Девяткин A.A., Лебедев О.Ю.).- С. 103-109.

52. Экспериментально-теоретическое исследование управляемости водоизмещающих речных судов. -Мат. научн. техн. конф.. «Обеспечение безопасности плавания судов», вып. 284, Н. Новгород, 1999.- С.21-23.

53.Управляемость водоизмещающих речных судов. - Новосибирск, изд. НГАВТ, 1999,- 261 с. (монография).

Вьюгов Виктор Васильевич

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕОРИИ СУДОВОЖДЕНИЯ НА ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЯХ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Отпечатано отделом оперативной полиграфии НГАВТ.

630104, Новосибирск, ул. Советская, 60.

Подписано к печати 23.11.99. Формат 60x84 1/16.

Печать офсетная. Бумага типографская.

Объем 2 уч. - изд. л. Заказ 24>9Тираж 100 экз. Лицензия ЛР№ 021257 от 27.11.97

Содержание

Основные обозначения

Введение

1. Проблемы современной науки об управляемости судна

1.1. Основные этапы развития теории управляемости судна

1.2. Экспериментальная база НГАВТ

1.3. Экспериментальная проверка системы допущений при составлении уравнений движения судна на течении

1.4. Структурная математическая модель движения водоизмещающе-го судна

1.5. Обзор существующих нормативных документов различных классификационных обществ и организаций, регламентирующих навигационные качества судна

1.6. Результаты анкетирования судоводителей по выявлению ситуаций, предъявляющих повышенные требования к управляемости судов

1.7. Проблемы идентификации математических моделей по данным натурных испытаний судов

1.8. Цели и задачи настоящего исследования

2. Исследование гидродинамических усилий на корпусах водоизме-щающих судов

2.1. Теоретико-экспериментальные методы определения гидродинамических усилий на корпусе судна

2.2. Анализ экспериментальных методов определения гидродинамических усилий на корпусе судна

2.3. Разработка метода расчета гидродинамических корпусных усилий на глубокой воде

2.4. Исследование гидродинамических корпусных усилий в условиях стесненного фарватера

3. Исследование усилий на ДРК судов

3.1. Обзор теоретических методов определения усилий на ДРК

3.2. Анализ экспериментальных методов определения усилий на ДРК различных типов

3.3. Разработка методов расчета усилий на ДРК различных типов

4. Исследование взаимодействия движителя и корпуса судна

4.1. Физическая сущность взаимодействия движителя с корпусом судна

4.2. Экспериментальное исследование взаимодействия движителя с корпусом судна

5. Дополнительная конкретизация математической модели движения водоизмещающего судна

5.1. Исследование усилий инерционной природы

5.2. Определение аэродинамических усилий

6. Исследование общей математической модели движения водоизмещающего судна

6.1. Расчетный вид математической модели движения водоизмещающего судна

6.2. Оценка достоверности математической модели

6.3. Уточнение математической модели движения конкретного судна по данным натурных испытаний

6.4. Разработка общих принципов нормирования управляемости во-доизмещающих речных судов

Специфика условий плавания по внутренним водным путям - стесненные габариты судового хода по радиусу, ширине и глубине, частота привально - отвальных операций у причалов и в шлюзах, маневрирование на рейдах и при расхождении со встречными и попутными судами зачастую в условиях ограниченной видимости оказывает определяющее влияние на безопасность судовождения и предъявляет повышенные требования к управляемости судов.

Задача аналитического исследования управляемого движения водо-измещающих судов внутреннего плавания является наиболее сложной из общих задач теории корабля вследствие многообразия выполняемых судами маневров, многочисленности параметров, определяющих характеристики этих маневров, влияния разнообразных внешних факторов. Эта многовариантность затрудняет создание надежных методик расчета и прогнозирования маневренных качеств судов.

В науке об управляемости судна практически не осталось «белых пятен», однако «туманных» еще очень много. Много вопросов, не выясненных до конца, решение которых отложено до накопления новых данных, много задач, решение которых только намечено, есть задачи, методы решения которых физически недостаточно обоснованы.

Для разрешения этих задач необходимо создать математическую модель, наиболее реально и физически обоснованно описывающую параметры маневрирования судов в различных условиях их эксплуатации. Совершенно очевидно, что абсолютной точности расчетов по математической модели добиться невозможно как в силу сложности рассматриваемых задач, так и в силу недостаточно полной информации об условиях и точности проведения как модельных, так и натурных исследований.

Задачи большой сложности, как правило, решаются поэтапно по мере совершенствования аппарата исследований и накопления их результатов. В настоящей работе предпринята попытка анализа современного состояния науки об управляемости судов и обобщения результатов многолетних исследований, проведенных автором в процессе выполнения научно-исследовательских работ в Новосибирской государственной академии водного транспорта.

В настоящее время различными исследователями, и автором в том числе, разработаны математические модели, в различной степени отвечающие основному требованию их адекватности натурным судам, так как обязательным условием при их разработке является идентификация по данным натурных исследований. Степень адекватности различных математических моделей существенно зависит как от качества имевшихся в распоряжении разработчиков результатов натурных и модельных экспериментов, так и от возможности качественного анализа и интерпретации этих результатов.

Возможность такого качественного анализа существенно зависит от наличия в распоряжении разработчика доступной и совершенной вычислительной техники. В 70-х годах основным инструментом исследователя были логарифмическая линейка и арифмометр, сейчас в его распоряжении быстродействующие персональные ЭВМ и пакеты исследовательских программ, что позволяет провести более глубокий анализ применяемых расчетных методов.

В НИИВТ в 1980-90-х годах при участии автора была разработана математическая модель движения речных судов и составов, идентифицированная по результатам имевшихся в распоряжении разработчиков натурных циркуляционных испытаний, частично опубликованная в /122/ и примененная при составлении проекта «Норм управляемости речных судов и составов» /ИЗ/. При обсуждении «Норм» было составлено три проекта /114/,/115/,/116/, последовательно учитывающих замечания, высказанные учеными и работниками служб эксплуатации пароходств, судоходных инспекций и Речного Регистра. Анализ и обсуждение высказанных замечаний побудили автора к необходимости проведения более глубокого анализа расчетных методов, примененных при разработке проектов «Норм».

Объективный анализ математической модели показал, что она может быть значительно уточнена как путем более критического подхода к применяемым методам определения усилий различной природы, так и путем проведения дополнительных экспериментальных исследований. Расчеты по уточненной математической модели могут при этом привести не только к количественным уточнениям характеристик различных маневров, но, вероятно, и качественным выводам, упущенным при использовании более грубой математической модели.

Принципиальной основой выполненных автором исследований является отказ от бессистемного эмпиризма при разработке и алгоритмизации расчетных методов и синтез результатов детального анализа теоретических и эмпирических методов определения величин, составляющих основные гидродинамические аспекты математической модели движения судна.

Уточнению математической модели движения судов путем теоретического и экспериментального исследования гидродинамических усилий на их корпусах и движителях, а также кинематики и динамики взаимодействия движителей с корпусом в реальных условиях эксплуатации, то есть созданию надежного инструмента для расчета маневренных характеристик судов, обеспечивающих безопасность плавания, посвящена настоящая диссертационная работа, состоящая из шести разделов, заключения и приложений.

В первом разделе кратко освещены основные этапы развития теории управляемости судов, описана экспериментальная база НГАВТ и методика проведения испытаний, приведены результаты экспериментальной проверки системы допущений, применяемой при составлении уравнений движения судов на течении, приведена структурная математическая модель движения судна на течении, выявлены ситуации, предъявляющие повышенные требования к управляемости судов, рассмотрены проблемы идентификации математических моделей и предложен путь решения этих проблем, сформулированы задачи настоящего исследования.

Второй раздел посвящен анализу теоретических и экспериментальных методов исследования гидродинамических усилий на корпусах судов и составов. Особое внимание уделено вопросу теоретического и экспериментального определения абсциссы точки приложения главного вектора гидродинамических корпусных сил. Теоретически эта точка для судна с прямоугольной формой ДП располагается на его форштевне и смещается в корму при подрезе форштевня.

Расчеты по нескольким проанализированным практическим методам определения гидродинамических корпусных характеристик показали, что у отечественных исследователей при прямолинейном движении судна с малыми углами дрейфа эта точка расположена далеко впереди форштевня, а у зарубежных - за форштевнем в районе 1/3 длины корпуса. При прямолинейном движении с большими углами дрейфа расхождения в оценке точки приложения главного вектора гидродинамических корпусных сил нивелируются.

Указанное противоречие побудило автора к разработке метода прямого экспериментального определения абсциссы этой точки. Результаты эксперимента, проведенного этим методом, названного методом нулевого момента зарыскивания, убедительно показали, что данная точка находится в пределах длины судна при любом сочетании кинематических характеристик его движения. Учет этого факта, а также объективный анализ точности результатов экспериментальных исследований, проведенных автором различными методами, позволил разработать новый практический метод расчета гидродинамических усилий на корпусах судов и толкаемых составов на глубокой воде и в стесненных по габаритам судового хода условиях.

Третий раздел содержит результаты анализа теоретических и экспериментальных методов исследования усилий на движительно - рулевых комплексах судов. Анализ теоретических методов показал возможность разработки принципиально нового практического метода расчета усилий на ДРК различных типов. Метод основан на использовании теоретико - экспериментальных зависимостей для осевой вызванной скорости движителя. Результаты экспериментальных исследований автора, в том числе на крупномасштабной самоходной модели, показали физическую обоснованность и большую точность этого метода. Раздел содержит новый метод расчета осевых вызванных скоростей движителей и практический метод расчета усилий на ДРК различных типов.

В четвертом разделе рассмотрена физическая сущность кинематического и динамического взаимодействия ДРК и корпуса судна. Приведены результаты экспериментальных исследований попутного потока и скоса потока за корпусом судна в районе расположения движителей при его маневрировании (кинематическое взаимодействие). Предложен практический метод расчета этих характеристик. Рассмотрены и экспериментально проверены теоретические методы определения продольной силы засасывания (динамическое взаимодействие). Приведены результаты проведенных экспериментов. Разработан принципиально новый метод практического определения продольного коэффициента засасывания при маневрировании судна. Предложены приближенные формулы для практического расчета поперечной силы засасывания. Приведены результаты теоретического и экспериментального исследования влияния корпуса судна на величину осевой вызванной скорости движителей, предложены формулы для практического учета этого влияния.

В пятом разделе приведен анализ методов расчета усилий инерционной природы, в разработке которых автор принимал участие, и предложен упрощенный метод их расчета. Раздел содержит анализ методов расчета аэродинамических характеристик, разработанных различными исследователями для водоизмещающих судов и толкаемых составов, и основные выводы проведенного анализа.

Шестой раздел посвящен разработке расчетного вида математической модели движения судов и составов. Предлагаемая исследовательская математическая модель апробирована путем сравнения результатов расчетов с результатами натурных испытаний. Результаты систематических расчетов использованы автором для разработки предложений к методике нормирования управляемости судов и составов. При использовании в математической модели судоводительского тренажера исследовательскую математическую модель предлагается дополнительно идентифицировать по данным специально проведенных натурных испытаний по предлагаемой автором методике. В разделе детально рассмотрен алгоритмизованный метод такой идентификации.

В заключении излагаются основные результаты и выводы, полученные в настоящей работе.

На защиту выносятся:

• анализ теоретических решений, полученных исследователями при определении усилий различной природы, действующих на корпус судна и его движители, выявление их физической сущности и возможности использования для решения практических задач;

• анализ методик проведения модельных испытаний в опытовых бассейнах по исследованию усилий, действующих на корпус судна, и оценка точности результатов, получаемых при этих испытаниях;

• анализ различных современных методов расчета усилий, действующих на корпус судна, с учетом точности методик их определения и систематизации;

• несколько оригинальных методов проведения испытаний несамоходных и самоходных моделей в опытовых бассейнах и на открытой акватории;

• новый перспективный метод нулевого момента зарыскивания, дающий возможность непосредственно определять абсциссу точки приложения главного вектора гидродинамических сил на корпусе модели;

• уточненный метод определения гидродинамических усилий, действующих на корпус судна при его маневрировании, в том числе в условиях стесненного фарватера;

• приближенный метод определения гидродинамических усилий, действующих на корпуса судов толкаемых составов при их маневрировании, в том числе в условиях стесненного фарватера;

• анализ различных современных методов расчета усилий на движи-тельно-рулевых комплексах судна с учетом точности методик их определения и систематизации;

• принципиально новый метод расчета осевых вызванных скоростей винтов и комплексов винт-насадка и метод учета влияния корпуса судна на величину осевых вызванных скоростей;

• принципиально новый метод определения усилий на ДРК судна при его маневрировании;

• метод определения скорости попутного потока и скоса потока за корпусом судна при его маневрировании;

• принципиально новый метод определения продольной силы засасывания, возникающей в кормовой части судна в результате работы движителей при маневрировании судна;

• приближенный метод определения поперечной силы засасывания при маневрировании судна;

• общая математическая модель движения судна, составленная на основе вновь разработанных методов расчета усилий неинерционной природы и методов расчета характеристик взаимодействия движителя с корпусом судна;

16

• методика идентификации общей математической модели по данным испытаний конкретного судна в реальных условиях его эксплуатации;

• алгоритм программы судоводительского планшетного тренажера;

• предложения к проекту «Норм управляемости водоизмещающих речных судов».

Диссертационная работа выполнена на кафедре теории и устройства корабля Новосибирской государственной академии водного транспорта. Систематические экспериментальные исследования проведены в прямом и циркуляционном опытовых бассейнах НГАВТ, на крупномасштабной самоходной модели, на руслах рек и судах Сибири и Европейской части России.

Автор выражает искреннюю признательность д.т.н., профессору Б.В. Палагушкину за организационно-методическую помощь, к.т.н., доценту Ю.С. Березенцеву за консультации в разработке РВК, инженеру кафедры ТУК A.A. Девяткину за помощь в проведении экспериментов, начальнику лаборатории дистанционного обучения О.Ю. Лебедеву и инженеру - программисту С.Ф, Клименко за помощь в освоении компьютера.

Основные результаты доложены, обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях Новосибирской государственной академии водного транспорта (1976-1999 г.г.), на всесоюзных конференциях НТО им. акад. А.Н. Крылова и НТО СП (1977-1987 г.г.), международной научно-технической конференции «Проблемы комплексного развития регионов Казахстана» (1996), научно-технической конференции, посвященной памяти В.А. Тронина (1999 г.).

Автору, совместно с В.Г. Павленко, присуждена премия и диплом II степени на конкурсе работ по экспериментальной гидродинамике судна, проведенного ЦП НТО им. акад. А.Н. Крылова в 1978 г., за работу «Метод определения угла дрейфа судов и составов на циркуляции по испытаниям несамоходных моделей в циркуляционном бассейне».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Важнейшими результатами выполненной диссертационной работы автор считает следующее.

1.Проведен анализ теоретических решений по определению усилий различной природы, действующих на корпус судна и его движители, выявлена их физическая сущность и основополагающие закономерности изменения при маневрировании судна; определена возможность использования теоретических решений для конструирования практических методов расчета.

2.Выполнен анализ точности и физической обоснованности существующих практических методов определения усилий, действующих на корпус судна и его движители при его маневрировании.

3.Сформулирован общий принцип перехода от бессистемного эмпиризма при разработке и алгоритмизации расчетных методов к синтезу теоретических и эмпирических методов определения величин, составляющих основные гидродинамические аспекты математической модели движения судна.

4.Выполнен анализ методик проведения модельных испытаний в опы-товых бассейнах по исследованию усилий, действующих на корпус судна, и оценка точности результатов, получаемых при этих испытаниях;

5.Разработано несколько оригинальных методов проведения испытаний несамоходных моделей, позволяющих более детально анализировать процесс управляемого движения судна. Наиболее продуктивными из них являются метод нулевого момента, метод комплексного момента, экспресс метод и метод нулевого момента зарыскивания.

6.Результаты модельных экспериментов, проведенных методами нулевого момента и комплексного момента, позволили установить основные закономерности изменения угла дрейфа судна в зависимости от кривизны траектории, глубины фарватера, направления и скорости течения;

7.Результаты модельных экспериментов, проведенных методом нулевого момента зарыскивания, позволили убедительно доказать, что точка приложения главного вектора гидродинамических корпусных сил расположена в пределах корпуса судна при любых сочетаниях кинематических параметров движения судна и любой глубине фарватера; эти результаты предоставили возможность разработки более корректного метода расчета гидродинамических корпусных усилий.

8. Разработан уточненный метод определения гидродинамических усилий, действующих на корпус судна при его маневрировании, в том числе в условиях стесненного по глубине и ширине фарватера.

9.Предложен приближенный метод определения гидродинамических усилий, действующих на корпуса толкаемых составов при их маневрировании, в том числе в условиях стесненного фарватера.

10.Путем анализа различных современных методов теоретического и практического расчета усилий на движительно-рулевых комплексах судна с учетом точности методик их определения и систематизации и в результате проведения систематических модельных испытаний разработан принципиально новый метод определения усилий на ДРК судна при его маневрировании.

11.В результате проведения систематических модельных испытаний и анализа теоретических решений разработаны принципиально новые методы определения коэффициентов взаимодействия движителя с корпусом судна при его маневрировании.

12.На основе разработанных автором методов расчета усилий неинерционной природы и методов расчета характеристик взаимодействия движителя с корпусом судна составлена общая математическая модель движения судна, в том числе на течении. Общая математическая модель движения судна проверена по данным натурных испытаний судов и признана соответствующей современным представлениям о физической сущности процесса управляемого движения судна.

13.Путем проведения систематических расчетов по разработанной автором исследовательской математической модели показано, что положение второй критической точки на диаграмме управляемости существенно уточняется в соответствии с ее физическим смыслом.

14.Систематическими расчетами доказано, что расчеты по предлагаемой математической модели адекватно отражают изменение параметров циркуляций судна, оборудованного ДРК различных типов, что подтверждает возможность отказа от необходимости введения в математическую модель идентификатора, условно называемого коэффициентом спрямления потока корпусом судна.

15.Путем систематических расчетов параметров циркуляций судов при их движении на мелководье найдено новое, отличное от классического, объяснение физической природы явления ухудшения управляемости судов на мелководье.

16.Предложены условия и методика проведения натурных испытаний судна, результаты которых могут дать объективную информацию для возможности уточнения общей математической модели в соответствии с особенностями конструкции корпуса и характеристик ДРК данного конкретного судна. Разработан алгоритм идентификации общей математической модели, исходя из опыта, накопленного автором при проведения такой работы. Алгоритм идентификации включен в программы судоводительских тренажеров.

17.Анализ существующих нормативных документов различных классификационных обществ и организаций, регламентирующих навигационные качества судна, в том числе и его управляемость, опыт практического применения таких нормативных документов и проекта «Норм управляемости судов и составов внутреннего и смешанного плавания», разработанного НИИВТ в 1991 г при участии автора, результаты систематических расчетов по разработанной автором математической модели позволили наметить обшие принципы нормирования управляемости водоизмещающих судов и составов.

Результаты экспериментально-теоретического исследования управляемости водоизмещающих речных судов и математическая модель, разработанная диссертантом, использованы:

• при выполнении ряда научно-исследовательских работ по заказу па-роходств, МРФ, Речного Регистра России и научных организаций; •при разработке «Норм управляемости» РР России; •в качестве математической модели планшетного тренажера на ЭВМ; •для корректировки математической модели судоводительского тренажера ВГАВТ;

•для корректировки математической модели судоводительского тренажера НГАВТ;

•при выполнении дипломных работ студентами НГАВТ. Основные материалы диссертационной работы опубликованы в пятидесяти трех авторских публикациях, включая монографию.

1. Алферьев М.Я. Ходкость и управляемость судов.-М.: 1967. 344 с.

2. Амелин B.C., Вьюгов В.В. и др. Испытания изгибаемого состава с носовыми рулями. Ж. «Речной транспорт». №7. 1975.-С. 14-15.

3. Амелин B.C., Вьюгов В.В. и др. Гидродинамические характеристики носовых опускающихся рулей. Труды НИИВТ, вып. 132, 1978.- С. 5559.

4. Ананьев Д.М. Нелинейная теория прямоугольного крыла весьма малого удлинения в стационарном потоке. Матер. По обм. опытом ВНТО им. акад. А.Н. Крылова. Вып. 18. «Математическое и физическое моделирование в вопросах гидродинамики судна». Л.: 1989. -С.4-10.

5. Анисимова Н.И. Позиционные гидродинамические характеристики судов при произвольных углах дрейфа. Ж. Судостроение, №5, 1968. - С. 18-23.

6. Анфимов В.Н. ,Ваганов Г.И., Павленко В.Г. Судовые тяговые расчеты. М.: Транспорт, 1978.- 216 с.

7. Атлас гидродинамических характеристик судовых рулей. Труды НИИВТ, вып. 72, 1972,- 55 с.

8. Бавин В.Ф. , Завадовский Н.Ю., Левковский Ю.Л., Мишкевич В.Г. Гребные винты. Современные методы расчета. Л.: Судостроение, 1983. -296 с.

9. Басин A.M. Ходкость и управляемость судов. М.: Транспорт, 1977, -455 с.

10. Басин A.M. Теория устойчивости на курсе и поворотливости судна. Л.-М.: Гостехиздат, 1949,- 228 с.

11. Басин A.M., Степанюк Е.И. Руководство по расчету и проектированию гребных винтов судов внутреннего плавания. -Л. Транспорт, 1977.272 с.

12. Басин A.M., Веледницкий И.О., Ляховицкий А.Г. Гидродинамика судов на мелководье. Л.: Судостроение, 1976,- 320 с.

13. Блох Э.Д., Гиневский A.C. О движении систем тел в идеальной жидкости. Труды НТО СП им. акад. А.Н. Крылова. Качка и управляемость судна. Л.:, 1963. вып. 47, С. 131-143.

14. Ваганов Г.И. Эксплуатация секционных составов. М.: Транспорт, 1974. -192 с.

15. Ваганов Г.И. Секционные составы. М.: Транспорт, 1966. -144 с.

16. Васильев A.B. Управляемость судов. Л.: Судостроение, 1989.327с.

17. Васильев ФД. Циркуляционное движение судна при разных режимах работы судовых движителей. Проектирование, теория и прочность судов, плавающих во льдах. ГПИ, Горький, 1990. -С. 137-142.

18. Вентцель Н.С. Теория вероятности. М.: Физматгиз. 1962. -564 с.

19. ВНИГЛ. Материалы русловых исследований на р. Полометь, -выпЛУ, 1973. -289 с.

20. Войткунский Я.И., Першиц Р.Я., Титов H.A. Справочник по теории корабля. Л.: Судпромгиз. 1960. -688 с.

21. Воробьев П.С., Павленко В.Г., Рудин С.Н. Анализ и метод определения коэффициентов присоединенных масс, используемых в расчетах управляемости судов на ограниченной глубине. -Труды НИИВТ, вып. 44, 1970.-С. 3-51.

22. Воробьев Ю.Л., Смирнова Т.И. Влияние мелководья на характеристики взаимодействия судов, расходящихся параллельными курсами. -«Актуальные проблемы судостроения и судоремонта». М.:, 1987. -С. 64-68.

23. Вьюгов В.В. Экспериментальное исследование влияния стесненности русла на гидродинамические характеристики речных судов. Труды НИИВТ, вып. 105, 1976. -С. 77-82.

24. Вьюгов В.В., Павленко В.Г. Метод определения угла дрейфа судов и составов на циркуляции по испытаниям несамоходных моделей в циркуляционном бассейне. Труды НИИВТ, вып. 105, 1976. -С. 67-76.

25. Вьюгов В.В. О поперечном уклоне свободной поверхности воды в излучинах реки. Труды НИИВТ, вып. 132, 1978. -С. 20-24.

26. Вьюгов В.В. Эффективность носовых рулей на мелководье. Труды НИИВТ, вып. 132, 1978. - С. 25-28.

27. Вьюгов В.В. Методика нормирования габаритов однониточных кильватерных составов- Труды НИИВТ, вып. 132, 1978, -С. 29-38.

28. Вьюгов В.В. Инструкция по нормированию габаритов изгибаемых составов. -МРФ. Новосибирск, 1978. -20 с.

29. Вьюгов В.В., Врублевская Л.Н. Обобщение метода нулевого момента на случай движения судна на течении. Труды НИИВТ, вып. 147, 1979. -С. 45-49.

30. Вьюгов В.В., Врублевская Л.Н. Влияние соотношения плановых размерений грузовых судов внутреннего плавания на углы дрейфа на циркуляции. Труды НИИВТ, вып. 152, 1980. -С. 19-23.

31. Вьюгов В.В. Определение безопасных габаритов изгибаемых составов. -Автореф. дисс. канд. техн. наук. -Ленинград, 1980. -22 с.

32. Вьюгов В.В., Врублевская Л.Н. Влияние соотношений плановых размерений грузовых судов внутреннего плавания на углы дрейфа. Труды НИИВТ, вып. 152, 1980. -С. 81-83.

33. Вьюгов В.В., Павленко В.Г. Метод определения угла дрейфа судов и составов на циркуляции по испытаниям несамоходных моделей в циркуляционном бассейне. -Л.: НТО СП «Экспериментальная гидродинамика судна», вып. 322, 1980. -С. 22-24.

34. Вьюгов В.В., Павленко В.Г. Экспериментальное исследование гидродинамических характеристик речных судов в мелководном канале. -Л.: НТО СП «Экспериментальная гидродинамика судна», вып. 322, 1980. -С. 25-26.

35. Вьюгов В.В. и др. Инструкция по нормированию габаритов судов и толкаемых составов. -МРФ. Горький, 1980. -38 с.

36. Вьюгов В.В., Павленко В.Г. Математическая модель движения судна в речном потоке и расчет предельных размерений. -НРБ, Варна.: Матер. IV нац. Конгресса по теоретической и прикладной механике, 1981. -С. 30-35.

37. Вьюгов В.В., Витавер Л.М. Исследование управляемости толкаемых составов. Труды НИИВТ, вып. 159, 1982. -С. 135-141.

38. Вьюгов В.В., Бондарчик В.М. Экспериментальное исследование моделей катамаранных судов в опытовом бассейне. Труды НИИВТ, вып. 159, 1982. -С. 19-24.

39. Вьюгов В.В., Павленко В.Г. Требования к управляемости толкаемых составов из условия прохождения затрудняющих движение поворотов реки. -Л.: НТО СП «Проблемы повышения ходкости судов», 1983. -С. 1516.

40. Вьюгов В.В., Павленко В.Г. и др. Экспериментальные исследования и метод расчета движения судов на течении. -Л.: НТО СП «Экспериментальные методы исследования способов активного воздействия на мореходные качества судов», 1984. -С. 24-26.

41. Вьюгов В.В., Дмитров В.Е., Руднев A.A. Моделирование течения в циркуляционном бассейне. -Труды НИИВТ «Совершенствование ходовых и маневренных качеств судов», 1984. -С. 3-7.

42. Вьюгов В.В., Руднев A.A. Поворотливость пассажирских судов. -Труды НИИВТ «Движение судов и составов в речных условиях», 1985. -С. 86-93.

43. Вьюгов В.В., Деревянченко Н.Т., Манин В.М. Гидродинамические характеристики толкаемых составов. -Труды НИИВТ «Движение судов и составов в речных условиях», 1985. -С. 97-100.

44. Вьюгов В.В., Павленко В.Г. Выбор критерия начальной поворотливости и определение его нормативного значения. -Труды НИИВТ «Совершенствование гидродинамических качеств судов и составов на внутренних водных путях», 1986. -С. 7-12.

45. Вьюгов В.В. Экспресс метод проведения модельных испытаний в циркуляционном бассейне. -Труды НИИВТ «Ходкость и управляемость речных судов», 1987. -С. 69-72.

46. Вьюгов В.В., Слижевский С.Н. Экспериментальное исследование гидродинамического взаимодействия корпуса судна и гребных винтов в поворотных насадках. -Труды НИИВТ «Ходкость и управляемость речных судов», 1987. -С. 135-138.

47. Вьюгов В.В., Павленко В.Г. Принципиальные основы разработки норм управляемости Речного Регистра РСФСР. Тезисы докл., НТО СП «Проблемы совершенствования мореходных качеств судов», 1987,- С. 5.

48. Вьюгов В.В., Горбачев Ю.Н. Исследование управляемости толкаемого состава с воздушной прослойкой на днище баржи. Труды ЛИВТ «Гидромеханические и технико-экономические качества судов речного флота и смешанного плавания», 1987. С. 80-85.

49. Вьюгов В.В., Павленко В.Г. Основные принципы нормирования управляемости судов и составов внутреннего плавания. -Труды НИИВТ

50. Совершенствование гидродинамического комплекса речных судов и составов», 3 988. -С. 93-95.

51. Вьюгов В.В., Токарев П.Н. Позиционные характеристики грузовых судов внутреннего плавания при произвольных углах дрейфа. Труды ГИИВТ, вып.234, 1988. -С. 11-14.

52. Вьюгов В.В., Павленко В.Г. Приближенный метод расчета присоединенных масс речных судов. -Труды НИИВТ «Вопросы гидродинамики речных судов и составов», 1989. -С. 4-7.

53. Вьюгов В.В. К вопросу о необходимой скорости перекладки рулевых органов речных судов. -Труды НИИВТ. «Вопросы гидродинамики речных судов и составов», 1989. -С. 57-60.

54. Вьюгов В.В., Девяткин A.A., Павленко В.Г. Нормирование поворотливости речных судов. -Труды НИИВТ «Совершенствование флота для малых рек», 1990, -С. 57-60.

55. Вьюгов В.В., Девяткин A.A. Исследование усилий, возникающих на комплексе винт поворотная насадка при испытаниях в прямом бассейне. -Труды НИИВТ «Совершенствование гидромеханических качеств речных судов и составов», 1991. -С. 4-6.

56. Вьюгов В.В., Девяткин A.A. Исследование динамики движитель-но-рулевого комплекса на крупномасштабной самоходной модели. -Труды НИИВТ «Совершенствование гидромеханических качеств речных судов и составов», 1991. -С. 62-69.

57. Вьюгов В.В. Опыт применения регистрационно вычислительного комплекса на натурных испытаниях. -Труды НИИВТ «Совершенствование гидромеханических качеств судов», 1993. -С. 77-80.

58. Вьюгов В.В., Павленко В.Г. Методика расчета боковых сил на рулевом комплексе Энкеля. -Труды НИИВТ «Совершенствование гидромеханических качеств судов и составов», 1995. -С. 83-86.

59. Вьюгов В.В., Палагушкин Б.В. Экспериментальное определение присоединенных масс пассажирских и грузовых судов. -Труды НИИВТ

60. Совершенствование гидромеханических качеств судов и составов», 1995.- С. 87-98.

61. Вьюгов В.В., Манаков B.C., Палагушкин Б.В. Справочник маневренных качеств судов и составов. Изд. НГАВТ, 1996.- 36 с.

62. Вьюгов В.В., Палагушкин Б.В. Присоединенные массы транспортных судов при криволинейном движении. -Матер, междунар. научн.-техн. конф. «Проблемы комплексного развития регионов Казахстана», 1996. С. 211-216.

63. Вьюгов В.В., Палагушкин Б.В. Об адекватности математической модели движения судна. -Матер, междунар. научн.-техн. конф. «Проблемы комплексного развития регионов Казахстана», 1996. С. 217-222.

64. Выогов В.В., Палагушкин Б.В. Присоединенные массы транспортных судов при прямолинейном движении. -Матер, междунар. научн.-техн. конф. «Проблемы комплексного развития регионов Казахстана», 1996. С. 223-228.

65. Вьюгов В.В. Метод расчета усилий на рулях за открытым винтом.- Труды СПГУВК «Судостроение и судоремонт», 1998. -С.75-80.

66. Вьюгов В.В. Уточнение метода расчета гидродинамических характеристик корпусов речных судов. В сб. тезисов докладов на XXXIII науч. конф. проф. преп. состава НГАВТ, 1998. - С.44-45.

67. Вьюгов В.В. Метод расчета усилий на рулях за открытым винтом.- В сб. тезисов докладов на XXXIII науч. конф. проф. преп. состава НГАВТ, 1998. С.45-47.

68. Вьюгов В.В. К вопросу об относительном плече зарыскивания. -Сибирский научный вестник, вып. II, 1999. С. 180-186.

69. Вьюгов В.В. Метод расчета усилий на многоперьевых комплексах Энкеля. Сибирский научный вестник, вып. И, 1999. - С. 195-203.

70. Вьюгов В.В., Лебедев О. Ю. Исследование влияния формы носовой оконечности корпуса судна на плечо действия главного вектора гидродинамических сил. Сибирский научный вестник, вып. II, 1999. - С. 204207.

71. Вьюгов В.В. Экспериментально-теоретическое исследование управляемости водоизмещающих речных судов. Материалы науч.-техн. конференции «Обеспечение безопасности плавания судов», Н. Новгород, 1999.

72. Вьюгов В.В. Метод расчета гидродинамических корпусных усилий водоизмещающих судов. Труды НГАВТ «Судовые энергетические установки речных судов», 1999.

73. Вьюгов В.В., Девяткин А.А., Лебедев О.Ю. Исследование усилий на комплексах винт поворотная насадка. -Труды НГАВТ «Судовые энергетические установки речных судов», 1999.

74. Вьюгов В.В. Экспериментально-теоретическое исследование управляемости водоизмещающих речных судов. -Материалы науч. тех. конф. «Обеспечение безопасности плавания судов», вып. 284, Н. Новгород, 1999,- С.21-23.

75. Вьюгов В.В. Управляемость водоизмещающих речных судов. -Новосибирск, изд. НГАВТ, 1999.- 200 с. (монография).

76. Гордеев О.И. Метод расчета управляемости толкаемых составов при больших углах дрейфа. Труды НИИВТ, вып. 45, 1970. -С. 29-44.

77. Гордеев О.И. Математическое моделирование движения речных судов для судоводительских тренажеров. -НГАВТ, 1996. 178 с.

78. Гофман А.Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. Л.: Судостроение, 1988.- 360 с.

79. Гофман А.Д. Теория и расчет поворотливости судна. -Л.: Судостроение, 1971,- 298 с.

80. Гофман А.Д., Зайков В.И., Семенова Тянь-Шанская А.В. К расчету управляемости при ветре. -Труды ЛИВТ, вып. 81, 1965,- С. 27-39.

81. Гофман А.Д., Зайков В.И., Семенова Тянь-Шанская A.B. О действии ветра на надводную часть грузовых судов внутреннего плавания. -Труды ЛИВТ, вып. 92, 1968. -С. 11-22.

82. Гофман А.Д., Коган В.И. Исследования гидродинамических характеристик грузовых судов на глубокой и мелкой воде. -Труды ЛИВТ, вып. 118, 1968. -С. 50-59.

83. Гофман А.Д. Основы теории управляемости судна. СПГУВК, 1999. - 99 с.

84. Деревянченко Н.Т., Сандлер Л.Б., Горнушкина Т.В. Анализ поля скоростей в районе гребных винтов под днищем двухвинтового судна. -Труды НИИВТ «Совершенствование ходовых и маневренных качеств судов», 1984. -С. 93-99.

85. Жуковский Н.Е. Полное собрание сочинений. T.II, Гидродинамика. -М.: 1935.-648 с.

86. Жухлин А. М. Идентификация упрощенных моделей управляемости поисковыми методами. -Экспериментальные методы исследования способов активного воздействия на мореходные качества судов. Одесса, 1984. -С. 78-80.

87. Зайков В.И. Прогнозирование движения судов в системах управления и обеспечения безопасности судоходства. Автореф. дисс. докт. техн. наук. -Ленинград, 1990. -48 с.

88. Земляновский Д.К. Устойчивость движения и рыскливость судов. -М.: Транспорт, 1976.- 266 с.

89. Зильман Г.И., Красницкий А.Д. Управляемость судна. Л.: 1986.88 с.

90. Зильман Г.И., Тер-Захарьянц A.A. Идентификация гидродинамических коэффициентов уравнений управляемости как задача многокритериальной оптимизации. -Навигация и управление судном, вып. 433. J1.: Транспорт, 1986. -С. 94-99.

91. Казанов A.B. Сравнительные циркуляционные испытания судов пр. 576, оборудованных тремя и двумя рулями. -Труды НИИВТ «Совершенствование ходовых и маневренных качеств судов», 1984. -С. 146-148.

92. Каневский Г.И. и др. Анализ гидродинамического качества обводов корпусов судов. Тез. докл. на всесоюзной конф. «Методы прогнозирования и способы повышения мореходных качеств судов и освоение океана». 25 Крыловские чтения. -Л.:,1991. -С. 15-16.

93. Короткин А.И. Присоединенные массы судна. Л.: Судостроение, 1986,- 312 с.

94. Коротков С.Н. Повышение безопасности плавания судов и составов по ограниченным фарватерам. Автореф. дисс. докт. техн. наук. -Н. Новгород, 1995. - 36 с.

95. Кочин Н.Е. Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика. 4.1. -М.: Физматгиз, 1963,- 584 с.

96. Крайний Ю.А., Элис Е.Я. Аэродинамические характеристики речных пассажирских судов. -Труды НИИВТ Совершенствование ходовых и маневренных качеств судов, 1984. -С. 91-92.

97. Крылов А.Н. Теория корабля. 4.1. Поворотливость корабля. -М.: АН СССР, 1948. -284 с.

98. Кузьменко Ю.Н. Исследование управляемости многозвеньевых изгибаемых составов. -Автореф. дис. канд. техн. наук. -Горький, 1973.-17с.

99. Лаврентьев В.М. Расчет судовых гребных винтов. -Учебн. Пособие. ЛКИ, 1975. -118 с.

100. Лебедева М.П., Николаев Е.П. Пашин В.М. Особенности отрывного течения около корпуса судна, движущегося по криволинейной траектории. -«Численные методы механики сплошной среды», №3. Новосибирск, 1986. -С. 108-114.

101. Логвиновский В.А. Использование метода наименьших квадратов и теоремы Дезарга в задачах обработки навигационных измерений. -М.: Мортехформреклама, 1991. С. 28-41.

102. Логвиновский В.А. Вероятность принадлежности истинной точки фигуре погрешности. М.: Мортехформреклама, 1993. - С. 48-56.

103. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1970,-С. 399-413.

104. Манин В.М.- Автореф. дисс. к. техн. наук. Горький, 1967.-30 с.

105. Мастушкин Ю.М. Управляемость промысловых судов. ЛПП, 1981. -232 с.

106. Матвеев Г.А., Орлов О.П., Пустошный А.Ф. Эффективный попутный поток. Состояние вопроса и направление исследований. В сб. ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова «Гидродинамика транспортных судов», 1981. - С. 3-26.

107. Наставление по штурманской службе на судах МПФ РСФСР. Часть III (НШСМ-86). Л.: Транспорт, 1987. - 144 с.

108. Небеснов В.И. Динамика двигателя в системе корпус судно -винты-двигатели. Л.: Судпромгиз, 1961. - 374 с.

109. Небеснов В.И. Динамика судовых комплексов. Л.: Судостроение, 1967. - 295 с.

110. Орлов О.П., Пустошный А.Ф. Приближенный метод определения масштабного эффекта номинального попутного потока на одновальных судах. Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, вып. 285, 1975. - С.85-98.

111. Отчет НИИВТ. Разработка норм управляемости судов и составов внутреннего и смешанного плавания и эффективности средств управления. -Новосибирск, 1986. -64 с.

112. Отчет НИИВТ. Пояснительная записка к 1 редакции «Норм управляемости ». -Новосибирск, 1989. -26 с.

113. Отчет НИИВТ. Пояснительная записка ко 2 редакции «Норм управляемости ». -Новосибирск. 1990. -10 с.

114. Отчет НИИВТ. Пояснительная записка к 3 редакции «Норм управляемости ». -Новосибирск, 1991. -17 с.

115. Отчет ГИИВТ. Натурные испытания судов пароходства «Волготанкер». -Горький. 1988. -96 с.

116. Отчет ГИИВТ. Натурные испытания судов и составов ВОРПа. -Горький. 1988. -109 с.

117. Отчет ГИИВТ. Комплексные натурные испытания . управляемости . головных судов. -Горький. 1988. -157 с

118. Отчет ГИИВТ. Информация об управляемости судна (18 проектов) -Горький. 1986 1990 г.

119. Павленко В.Г. Универсальные характеристики управляемости судов внутреннего плавания. Труды НИИВТ вып. 115, 1978. - С. 3-32.

120. Павленко В.Г., Бавин В.Ф. и др. Ходкость и управляемость судов. Транспорт, 1991,- 400 с.

121. Павленко В.Г. Основы механики жидкости. JL: Судостроение, 1988,- 240 с.

122. Павленко В.Г. Маневренные качества речных судов. М.: Транспорт, 1979.- 184 с.

123. Павленко В.Г. Элементы теории судовождения на внутренних водных путях. Ч.Ш -.М.: Транспорт, 1971.- 144 с.

124. Павленко И.Г., Элис Е.Я. Метод определения гидродинамических характеристик речных пассажирских судов. Труды НКИ «Гидродинамика корабля», 1983. - С. 13-17.

125. Павленко В.Г., Гордеев О.И. Математические методы обработки экспериментальных данных. -Новосибирск, 1972. -138 с.

126. Павленко В.Г. Об аналитическом сращивании эмпирических зависимостей. -Труды НИИВТ «Совершенствование гидромеханических качеств судов», 1993, -С. 74-76.

127. Першиц Р.Я., Юдин Е.Б. Выбор кормового подзора и площади руля судна с помощью второй критической точки диаграммы управляемости. Ж. Судостроение, №6, 1968. -С. 5-10.

128. Першиц Р.Я. Управляемость и управление судном. JI.: Судостроение, 1983,- 272 с.

129. Першиц Р.Я., Немзер А.И. Об управляемости судна на течении. -Труды НТО СП, вып. 169, 1971,- С. 4-8.

130. Поликарпов A.C. Теоретическое исследование поперечного взаимодействия движителя с корпусом судна, движущегося с малым углом дрейфа. Труды ЛИВТ, 1976. - С. 152-168.

131. Пустотный А.Ф., Титов И.А. Некоторые особенности взаимодействия гребного винта с корпусом судна. В сб. ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова «Гидродинамика транспортных судов», 1980. - С. 9-13.

132. Ремез А.Ю., Ремез В.Ю. Определение гидродинамических характеристик управляемости морских судов. Труды НКИ «Гидродинамика корабля», 1986. - С. 62-74.

133. Руководящий технический материал. Нормы управляемости грузовых и пассажирских судов внутреннего и смешанного «река-море» плавания, РТМ 212.0137-86. -МРФ РСФСР, ЛИВТ, 1986. -100 с.

134. Рыжов Л.М., Соларев Н.Ф, Маневренность речных судов и составов. -М.: Транспорт, 1967. -140 с.

135. Рыжов Л.М. Управляемость толкаемых составов. -М.: Транспорт, 1969. -128 с.

136. Русецкий A.A., Прищемихина Т.Ю. Расчет гидродинамических характеристик гребных винтов в процессе маневрирования. -В сб.: Гидродинамика транспортных судов. ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 1981. С. 45-52.

137. Слижевский Н.Б. Результаты теоретического исследования ГДХ и.)-! криволинейном движении, (корпус- винт- руль) Труды НКИ, №176, 1981. - С. 8-19.

138. Слижевский С.Н. К исследованию гидродинамического взаимодействия движительно рулевого комплекса с корпусом судна. -Труды НИИВТ «Движение судов и составов в речных условиях, 1985. -С. 69-77.

139. Слижевский С.Н. Определение гидродинамического взаимодействия движительного рулевого комплекса и корпуса судна на циркуляции. -Труды НИИВТ «Ходкость и управляемость речных судов», 1987. -С. 117-126.

140. Слижевский Н.Б. Теоретический метод расчета углов скоса потока на ДРК при маневрировании судна. Труды НКИ «Гидродинамика корабля». Николаев, 1990. - С. 38-44.

141. Соболев Г.В. Управляемость корабля и автоматизация судовождения. -Л.: Судостроение, 1976. -480 с.

142. Соболев Г.В. Управляемость корабля. -Изд. ЛКИ, 1959. -224 с.

143. Соларев Н.Ф. Безопасность маневрирования речных судов и составов. -М.:Транспорт, 1980. -215 с.

144. Справочник по теории корабля. T.I. Под ред. Я.И. Войткунского. Л.: Судостроение, 1985. -768 с.

145. Справочник по теории корабля. Т.Н. Под ред. Я.И. Войткунского. Л.: Судостроение, 1985. -440 с.

146. Справочник по теории корабля. T.III. Под ред. Я.И. Войткунского. Л.: Судостроение, 1985. - 544 с.

147. Справочник по серийным транспортным судам. В 12 т. Изд. МРФ РСФСР.

148. Справочник маневренных характеристик судов. Изд. МРФ РСФСР, 1989. - 318 с.

149. Старобинский В.Б. Анализ результатов испытаний масштабной серии моделей речного судна на мелководье. -Вопросы гидродинамики, прочности и проектирование судов речного флота. Л., 1989. С. 121-126.

150. Страшко А.Н. Влияние мелководья на прямолинейное движение судна при действии ветра. Ж. «Судостроение» №10, 1987. -С. 7-9.

151. Сутуло C.B. Расчеты управляемости на ЭЦВМ. -J1.: ЛКИ, 1986,62 с.

152. Сутуло C.B. Об устойчивости неустановившегося движения во-доизмещающего судна. -Л.: Средства и методы повышения мореходных качеств судов, 1989. -С. 48-53.

153. Тронин В.А., Пушкарев Л.В. Управление речными судами при плавании в ледовых условиях. -М.: Транспорт, 1973. -112 с.

154. Тронин В.А. Повышение безопасности и эффективности ледового плавания судов на внутренних водных путях. -Автореф. дис. докт. техн. наук. Горький, 1990. -46 с.

155. Тумашик А.П. Расчет гидродинамических характеристик судна при маневрировании. Ж. «Судостроение», №5, 1978. - С. 18-20.

156. Умрихин В.П. Определение поля за судовыми движителями, работающими в швартовном режиме. -Автореф. дис. канд. техн. наук. Горький, 1986. -38 с.

157. Федяевский К.К., Соболев Г.В. Управляемость корабля. -Л.: «Судпромгиз», 1963. -376 с.

158. Федяевский К.К. К обоснованию гипотезы стационарности для определения гидродинамических сил и моментов, действующих на корабль, движущийся в горизонтальной плоскости. -Труды НТО СП, т.7, вып.2, 1957. -С. 18 -24.

159. Фейгин М.Н. ,Чиркова М.Н. О существовании области пониженной управляемости для судов, неустойчивых на курсе. -«Изв. АН СССР Механика твердого тела», №2,1985. -С. 73-78.

160. Чумак В.М. Систематические данные по аксиальной составляющей попутного потока за корпусом одновальных транспортных судов. В сб. : Вопросы судостроения, вып. 26, 1980. - С. 81-89.

161. Шанчуров П.Н. Соларев Н.Ф. Щепетов И.А. Управление судами и составами. М.: Транспорт, 1971. -352 с.

162. Шанчуров П.Н., Рыжов JIM., Соларев Н.Ф. Щепетов И.А., Бе-логлазов В.И. Управление судами и составами на внутренних водных путях. М.: Транспорт, 1966. -184 с.

163. Юдин Е.Б. Гидродинамические характеристики моделей судов, определяющие поворотливость и устойчивость на курсе. -Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, вып. 126. 1358. -С. 68-72.

164. Baumgarten Bodo. Bestimmung der Rudercrafte in Zusammenwirken von Schiff. «Z. Binnerschiffart und Wasserstrasse», 1989, №6, - S. 233-240.

165. Froude W. On Experiments with H.M.S."Greyhound". «Transactions of the Institution of Naval Architects», vol. 15, 1874. 46 P.

166. Gohler Ulf. Änderung des Schiffswiderstandes infolge Gierwinkel -«Wiss. Z. Wilgelm Pieck Uniw., Rostock, Math.-Naturwiss.» 1981, №7, S. 63-71.

167. Gohler Ulf. Untersuchungen zur Änderung des Schiffs wiederstandes Schiffbauforschung. «Schiffbauforschung», 1984, №2, - S. 72-80.

168. Grollins W. Reachionen des Schiffes für Maschinenmanover bei begrenzen Wasser. «Z. Binnenschiffart und Wasserstrom», 1973, №1,12-16. -S. 21-23.

169. Horre K.G. Scale effekts bei beschrankter Wassertife. «Schiff und Hafen», 1974, №5. - S. 425-427.

170. Heuser H. Selbstausrichtende, gelenkige Schubverbände. Hansa, №24, 1964. - S. 2519-2520.

171. Inoue S., Hirano M., Kijima K. Hydrodynamic derivatives on ship manoeuvring. «Int. Shipbuilding Progress». 1981, V. 28, № 321. - S.112-125.

172. Kieinan D. Steuerbarkeit von Schiffen bei beschrankter Wassertife.- «Wiss. Z. Wilgelm Pieck Uniw., Rostock, Math.- Naturwiss. R», 1983, №6,- S. 1-8.

173. Kieiman D. Der Einfluss beschrenkter Wassertiefe. «Schiffbauforschung», 1986, №2, S. 79-90.

174. Kieiman D. Hjdodinamische Untersuchungen Mehr-flachenrudern.

175. Schiffbauforschung», 1987, №4. S. 192-196.

176. Klingbeil Klaus. Die Berechnung des effektiven Standrucks am Ruder. «Wissen. Z. Univ. Rostock. Math.-naturwiss», R., 1973, №4-5, - S. 409-417.

177. Koseki N., Yamanouschi Y. Some Model Experiments jn Shallow Water Effekts upon Turning Abiliny. Journ. Of Zosen Kiokai, 1965, vol. 117.

178. Martin H. Der Einflus des Propellers auf Kräfte und Momente an gestenrften Schiffen bei flachem Wasser. «Schiffbauforschung», 1987, №26. - S. 67-76.

179. Melchior A. Selbstausrichtende, gelenkige Schubverbände. Hansa, №20, 1964. - S. 2021-2031.

180. Muller E. Manövriren bei Fahrwasserbeschrenkung. «Handbuch Werften. 18 Bd», Hamburg, 1986. - S. 95-102.

181. Mutzke Andreas. Untersuchung des Einflusses von Tiefgang. -«Schiffbauforschung», 1990, №3, S. 122-130.

182. Naruto Kashiwagi Masfshi «Oepukuraku», «Buul. Res. Inst. Appl. Mech», 1987, № 63. - S. 173-178.

183. Raabe Jorg. Hydrodinamische Kräfte und Momente. «Schiffbauforschung», 1987, №1. S. 3-14.

184. Schmidt-Stibits H. Untersuchungen über den Einfluss der Hauptspantform auf das Drehkreisverhalten von Flachwasserschiffen. Schifftechnik, 1958. №32.18 6. Völker A. Gelenkige Schubagregate in Binnenschiffart? «Schiff und Hafen», 1960. - S. 579-582.

185. Рис. П1. Циркуляция т/х пр. 576 (ПН) на глубокой воде

186. Рис. П2. Относительное плечо зарыскивания т/х пр. 576 (ПН) на глубокой водех0,м300

187. Рис. ПЗ. Циркуляция т/х пр. 576 (ПН) при ~Т

188. Рис. П7. Циркуляция т/х пр. 576 (ПН) при th =0,60за р

189. Рис. П8. Относительное плечо зарыскивания т/х пр. 576 (ПН) при к =0,60

190. Рис. П9. Циркуляция т/х пр. 576 (ПН) при th =0,70гsap05 >-i-i---i-0 50 100 150 200 250 300 350

191. Рис. П10. Относительное плечо зарыскивания т/х пр. 576 (ПН) при к =0,70х0,м200 I1.У о,м-5050100150200250

192. Рис. П11. Циркуляция т/х пр. 576 (ПН) при =0,80зар05 Г100150200250300и С350

193. Рис. П12. Относительное плечо зарыскивания т/х пр. 576 (ПН) при *А =0,80

194. Рис. П13. Циркуляция т/х пр. 576 (ПН) при th =0,90---■---- с100 150 200 250 300 350

195. Рис. П14. Относительное плечо зарыскивания т/х пр. 576 (ПН) при и =0,90

196. Циркуляция с КВН и рулем в ДП на течении

197. Исходные данные пр 2188 р = 1 tkh = О1.= 100В 12.2 Т = 2.8 8 - 0.818а = 0.903 ст - 0.893 xg = 0 - 0.008 IR = 48.8 ■5п -0.8 5k " 0.84 ак - 0.91

198. TI = I Lb = Bt - - B1 = - Tb .= 1 Lt = — L В T L В Txp =2 Dp = 1.54 PpD = 1.24 Ps = 381 nc = 5.83 (i. 1.595)

199. КВПН aD = 1.32 ln .= 0.8 pD := 1.12

200. Руль zR = 1 tR = 0.2 bs .= 0.27 AR 6.3 La = 0.8kx = 0.5 ky = 0.5 hs .= 10 ТЕЧЕНИЕ С =-0.4 ус O CxOG := C-cos(yc)vO = 5.561. V = L-B'T'5 m p-V1. АО := 0.25-Ti-Dp2x •= i1. Начальные условия

201. Коэффициенты присоединенных масс kll = '• 5.91-В12 7.7&В1 - 0.269'—516 V000 p000 ) юi 0.00 X0 xo1.Уо5R01. Tt -35180 5R(t) =6R1 =1. X -2780

202. Коэффициент попутного потока1. := m-—-10.463+ 0.574-63'9 + Bl2) 12.4 'v-cos(p)/

203. Pk( 5.33,0.01 ,0.05) -57.3 = 25.072sf5xp- í?'V1. Wt := 0.043-5 + 0.16'i Dp

204. Коэффициент попутного потока в ДП Д ействительныйугол др ейфа внутренний бортхр1. WtD 0.043-5 + 0.16-1. Wt = 0.197-i Dp

205. PrP(v,p,<o) = pk( v, p ,<в ) (0.18+0.06-tanh(21-ak - 16.6))-cos(Pk( v, p ,ffl ))-i 1 - sin<0.5-j 0k(v,p,©) |)°'5)наружный борт

206. PrL(v,p ,<э) : pk( v . p ,« ) (0.18+ 0.06'tanh(21-ak - 16.6))-cos(pk(v,p,o))-'1 - sin(0.5-| pk(v,p,e>) |)°'5jprP( 5.16.0,0) =-0.239 PrL( 5.16.0,0) = 0.239 „„ Drwв ДП prD(v,p,<a) := pk(v,p,e)

207. Коэффициент попутного потока при маневрировании внутренний борт WrnP( v, ß, и ) = Наружный борт

208. WmL(v,p,©) = Wt-cos(ßk(v,ß ,ю ))• 1 (sin(| 0.5-ßk(v,ß,©) |))

209. WmP(v,ß,и ) Wt-cos{ßk(v,ß,©))• 1 - (sin(| 0.5'ßk(v,ß,ra) j))3J0.5

210. B ДП WmD(v,ß,o) = WtD-cos(ßk(v.ß))•' 1 (sin(| 0.5-ßk(v;ß,a) !))L25j

211. WmPÍ5.16.0.0) = 0.197 WmL( 5.16.0,0) = 0.197 ,„4v, n \ ■ cos ß1. M v, ß, e>)

212. Коэффициент изменения скорости в районе ДРК cos(pk(v,p са)) :

213. Расчетная скорость правого ДРК Расчетная скорость левого ДРКvaP( v, р, а ) = v-í 1 WmP(v,p,©))-K(v,p,©) vaL(v,p,©) .= v-< 1 - WmL(v,p,©))-K(v,P,©)

214. ВДП vaD(v,p,o) = v-(l-WmD(v,p,ffl))-K(v,p,©)

215. Упор правого ДРК TpP( v,P .со ) : = 96.5 14.65vaP( v, 0,ю ) -t- 0.745vaP( v, P ,© Г

216. Упор левого ДРК TpL( v, p , © ) = 96.5 14.65 vaL( v, P , © ) + 0.745vaL( v, p , и f i

217. TpP( 5.43,0,0) = 46.793 TpL( 5.43,0,0) = 46.793 ;

218. Суммарный упор STp(v,ß,©) = TpP(v,ß,©) + TpL(v,ß,©) STp(5.43,0,0) = 93.5861. Тяга

219. TeP( v, ß , о ) = TpP(v,ß,©)-(l tkmP(v,ß,©)) правого TeP( 5.33,0,0) = 40.109

220. TeL(v,ß,o) = TpL(v,ß,©).(1- tkmL(v,ß,o>)) левого TeL(5.33,0,0) = 40.1091. Суммарная тяга

221. STe(v,ß,©) = TeP(v,ß,©) + TeL(v,p,©) STe( 5.4,0,0) = 79.4081. Сопротивление воды

222. R(v) = 2.18-v + 1.43(v)2 + 0.00036( v)6 56 CR(v) = 2 R<v)p-(v)4-T ^.33) = 73.313

223. Продольная гидродинамическая корпусная сила аа = 0.0014-ЬЬ ЬЬ = 0.2'ТЬ сс .= 28-(5к 6п)а р = 0.0. Е- з1£п(0)=0

224. Схг( V . р . <о ) = у)-соз(Р) ЬЬ-5т(р) ~31п(2р) М 1 - ОЛ-бЫтс + сс-Р Р))

225. СхШ,у.р;сэ) = О.О^Ш.у^сО'сШ.у.Р.ш) + С2-(1,у,Р ,и ))3 + 0.0Яз21Ш,у,Р,ш))4 5ХЩ},у.р,га) = 0.5-р-СхИ( 1, у, р ,ю )•! гИ-АК-С уаО(у,р,со)): I

226. Уточнение скорости БТе( 5.43.0,0) = 79.063 Хг(5.43,0,0) = 77.801 БХЖ 1, 5.43.0. 0) = 0.1485Те( 5.56,0,0) БХН( 1,5.56,0,0) Хг(5.56,0,0) =-6.691

227. Суги.Р,о) у1 -5т(2-Р)-соб(Р) + у2-Бт(р)3+-уЗ-БЫр)4^^) + <э-Ь-(у4ч- у5-| $т(р) |)

228. VI = 0.102 у2 = 0.883 уЗ = 0.015 у4 = 0.029 у5 = 0.237

229. Стг( у . р , о ) = ш1 ■ 51 п (2 р) - т'2 ■ б!п( р) + шЗ-з1п(2-р)3 + т4-бт( 2-р)4-31^п( р) + 00(у,р,о)

230. Мг( у , р , о ) = 0.5-р-( у)2-Стг( У.р )-Ь2-Тл о \ Сгпг(у,р,<а)

231. Относительное плечо заоыскивания Ьл(,\",Р,о) ' =--у1. Суг( 5.33,0.1,0.1) = 0.12

232. Уг( у, р , о ) = 0.5-р-( у)2-Суг(у,р,е> )-Ь-Т

233. Уг( 5.33,0.1,0.1) = 478.4635ВР(1;,у,р,е>) := 5Ш) ргР(у,р,о) 5БШ,у,р,а) := I) - ргЦу,р,ш)1. Коэффициенты Сп =5.1п г . 0.2- 1п1. Сп = 1.5891. Сп1 = 0.064

234. РЭ( 1 ч- 1.561п) рО-( 1 + 1.56-1п)1. Скорость струи от КВНуеРи,у,р,о ) = уаР( у, р ,ш ) + waP(v,p,(й ) уеЦ(,у,р,<з ) .= уаЦу,р,ю ) + waL(v,p,(D )1. Реакция КВПН

235. УТ)Ри,у,р,а) = 0.5-р-А0-уаР(у,р,е>)2-(Сп-зіп(2-50Р( 1,V,р,о)) Спі-зіп(2-ЗЛІ 1)))

236. УЭЦ і.у.р.о ) = 0.5-р-А0^аЦ V, р , ш )2-( Сп-зіп( 2-60Ь( 1.V,р,ю )) + Спі-эт* 2-5Ш і)))

237. Поперечная сила рулей Эффективный угол атаки УОІДО 5 56 0 0) -13 5735Э (і, V . р . со ) = 5Ш) 0.38-ргО (у . Р , ю ) 4- 0.26-рг0( V. р . ш )3 УБР( 0,5.56. 0,0) = 13.573

238. Коэффициент поперечной силы руля

239. СуЛ := 2'7с -ку-( 1 ^ 1апЬ(0.8-Ьб))• | 1 ч- Ьб • ( 0.28 + .1.' \ и/1. Поперечная сила руля в ДП22 \0-1•І 11.10667 I

240. YRD(t, v,р ,о ) = 0.5-p'CyR'zR-AR-( vaD( v,p ,а ))2.-5Э( t, v,p .о )1. Суммарная поперечная сила

241. YP( t, v . р .С9 ) YDP і t, v . р . ю ) + YRP(t.v.p,o>) YP( 0, 5.33.0,0) = 13.929

242. YL( t,v,p,a ) .= YDL(t,v,p,ej) YRL(t,v.p,<a ) YL( 0,5.33,0,0) = -13.929

243. SYR( t, v. p .о ) = YP(t,v,p,e>) + YL(t,v,p,co) + YRD(t,v,p,®)

244. SYR( 10, 5.33,0.5,0.1 ) =-3.327 SYR( 10,5.33,-0.5,-0.1) = 414.615SYR( 100,2.33,0.2 ,0.1 ) = 198.314

245. Поперечная сила засасывания

246. YZP (t. v, p , a ) := 0.15-pA0-waP(v,p,o)2-sin(5R(t)) YZP(60,5.61,0.5,0) =0.912

247. YZL(l,v,p.o) = 0.15p-AOwaL(v.p,(a)2'Sin(8R(t)) YZL( 120,5.61.0., 0.) = 0.952 YZ < t, v , p ) = YZP(t, v , p ,a ) ^ YZL( t, v, p ,© )

248. Кажущаяся скорость vc(v,p.x) = ,jC2 -+- (v)2 2>v-C-cos(vc p1. Кажущийся угол дрейфаv'Cos(p) C-cos(yc - x))1. P<:(v, P ,X) = acosivc(v,P,x)

249. Проекции скорости течения на подвижные оси координат

250. СхО(х) СхОО соз(х) СуО(х) - -Сх0а-зт(х) Сх0(0)=-0.4 Суй(О) = 0

251. Правая часть 1-го уравнения

252. ХШ,у,р,© = 5Те(V,р) Хг(у,р,о) - т-у©-зт(р) + т-(1 + к11 )е>-СуО(х) ху1(р) = т ( 1 ^ к11 )-соз(р) ху2(у,р) := т-у-( I к11 > 51п(р) Правая часть 2-го уравнения

253. У1 (1, V,р,о ,х) = Уг(у,р,ш) БУН( 1,V, р ,оэ) - ш-у-<о .соб*р) - У2(1,у,р,а>) - ш-( 1 +-к22)-а>-СхО^) ууИр) := ш-(1 - к22)-эш(р) уу2(у,р) := ш-( 1 к22) 'У-соб(р) ууЗ := 0

254. Правая часть 3-го уравнениямк ) = мг(у,р,®) ^т-зу^иу,^,®) +■ о.э-тугнл^р,©)1Г-1 0 ту2 О шуЗ Ы. 1 * кбб) туЗ = 2.499-106

255. М К 0.1,5.33,0,0) = 61.339 Мг( х0,х1,0") = 339.941 Ю-БУШОЛ,5.33, 0,0) = 60.7591. Обозначенияа! ,Х) = Ху1(р)-У1(1,у,р,<»,х) + ХЮ,у,р,в> ,х)-ууКР) а( 1,5.56, О, 0, 0) = -3.755.104

256. БУЯ ;, 1Ш л , л , гзоо>3^ 133.9192 300 .0 ' 2 300 ,1 ' 2300 ,2 ' 2300 ,з) ~ 28131. Поперечные корпусные силы\2300,1 ' 2300,2 '2300,3,/ "" 199.36920001 "10-6000350

257. Мг \Z 300 , 1 ' Z 300 ,2 ' 2 300 , 3 ) = "6-911 M0501001502002503003501. Z1. Z Z350 , 1 ' 350 ,2 '350 , 3 J- -0.164