автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.01, диссертация на тему:Исследование профилировки днища глиссирующих судов с искусственными кавернами, движущихся с повышенными скоростями хода

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ имени академика А.Н.Крылова

На правах рукописи

РГБ ОД

Чалов Сергей Андреевич

УДК 629.12.011:532.528

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОФИЛИРОВКИ ДНИЩА ГЛИССИРУЮЩИХ СУДОВ С ИСКУССТВЕННЫМИ КАВЕРНАМИ, ДВИЖУЩИХСЯ С ПОВЫШЕННЫМИ СКОРОСТЯМИ ХОДА.

Специальность 05.08.01 — Теория корабля и строительная механика.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санет - Петербург

2000

Работа выполнена в государственном научном центре Российской Федерации ЦНИИ имени академика А. Н .Крылова

Научный руководитель — доктор технических наук \ А.А.Бутузов |

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор А.Н.Иваиов доктор технических наук, доцент В.В.Васильева

Ведущая организация: ЦМКБ "Алмаз"

Защита диссертации состоится "2"?" О2000 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 130.01.01 в ЦНИИ имени академика А.Н.Крылова но адресу: 196158, Санкт-Петербург, Московское шоссе, 44.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ЦНИИ имени академика А.Н.Крылова

Автореферат разослан О&НгпЯ^^-Я- 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета кандидат технических наук, старший научный сотрудник и. В.С.Дорин

L Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Исследования вопросов, связанных с применением искусственных каверн на днище глиссирующих судов были начаты в ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова в 1965 году. Значительный вклад в развитие этих исследований внес А.А.Бутузов. Ряд принципиально важных вопросов, связанных с использованием искусственных каверн на днище глиссирующих судов, был решен В.Г.Калюжным, И.Д.Новиковым и другими.

Большая исследовательская и проектно - конструкторская работа по применению каверн на глиссирующих судах, в результате которой стало возможным их успешное внедрение, выполнена ЦКБ по СПК им. Р.Е.Алексеева, ЦКБ «Редан» и Зеленодольским ПКБ.

Полученные в 60 - х и 70 - х годах результаты названных исследований позволили спроектировать и построить несколько глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище, скорости движения которых соответствовали числам Фруда по водоизмещению Fnv, не превышающим 3,5 («Линда» и «Серна»), Были также проведены модельные эксперименты, результаты которых показали целесообразность использования искусственных каверн на дншце морских глиссирующих судов. В конце 70-х годов были выполнены исследования по отработке обводов днища катера с искусственной каверной на днище «Сайгак», скорость движения которого соответствовала значению Fnv, примерно равному 4.

Ко времени начала работы автора над диссертацией эксплуатировались глиссирующие суда с искусственной каверной на днище трех проектов, расчетные скорости хода которых соответствовали значениям Fnv, не превышающим 4.

Весьма перспективными являются глиссирующие суда, расчетные скорости которых заметно больше, чем отмеченные выше. В последние годы такие суда интенсивно проектируют и строят во многих странах в качестве пассажирских, служебно - разъездных и патрульных катеров. В связи с этим снижение гидродинамического сопротивления этих судов, в том числе и с помощью создаваемой на их днище искусственной каверны, является актуальной задачей.

Подтверждением важности рассматриваемой задачи является то обстоятельство, что данная работа выполнялась в рамках научно -исследовательской тематики ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова.

Целью работы является решение следующих задач, связанных с использованием искусственных днищевых каверн для снижения гидродинамического сопротивления глиссирующих судов.

1. Выяснение принципиальной возможности создания эффективных, т.е. существенно снижающих гидродинамическое сопротивление, искусственных каверн на днище глиссирующих судов, расчетные скорости движения которых соответствуют значениям Fnv от 4 до 5,5.

2. Получение расчетных данных о значениях основных параметров геометрии днища судна с эффективной искусственной каверной на нем применительно к широкому диапазону удлинений корпуса чисел Фруда.

3. Получение экспериментальных данных о профилировке днища глиссирующих судов, обеспечивающей создание на нем эффективной искусственной каверны применительно к указанному выше диапазону Fny.

4. Получение экспериментальных данных о влиянии формы скегов и участков днищевых ветвей кормовых шпангоутов вблизи них на эффективность каверны применительно к значениям Fnv от 4 до 5,5.

5. Сравнение форм поверхности каверны, определенных экспериментально и теоретически.

6. Решение задачи об обтекании глиссирующего тела с каверной, имеющего достаточно общую форму участка смоченной поверхности перед ней. Названная форма должна содержать в себе как частный случай рассмотренную ранее А.А.Бутузовым цилиндрическую форму этого участка. На основании названого решения определение границ применимости теоретического метода выбора значений основных параметров геометрии днища судна с эффективной искусственной каверной на нем, использующего допущение о замене участка смоченной поверхности перед каверной на цилиндрический.

Методика исследования. В работе использованы экспериментальные, теоретические и экспериментально - теоретические методы исследования. Численные расчеты выполнялись на ЭВМ VAX - 8350. Эффективность разработанных конструкций оценивалась по результатам модельных испытаний в глубоководном опытовом бассейне ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова.

расчетными и экспериментальными данными, демонстрирующими возможность создания искусственных каверн на днище глиссирующих судов, обеспечивающих снижение их гидродинамического сопротивления до 20 - 30% при значениях Fnv от 3,5 до 5,5 при различных углах килеватости на редане и удлинениях корпуса;

- экспериментальными данными о влиянии геометрии скегов и участков днищевых ветвей кормовых шпангоутов вблизи них на эффективность создаваемой на дншце глиссирующего судна искусственной каверны применительно к значениям Fnv от 4 до 5,5;

усовершенствованием расчетной схемы, позволяющим выполнять теоретическое определение значений основных параметров геометрии днища глиссирующего судна, обеспечивающих создание на нем искусственной каверны, для достаточно общей формы участка смоченной поверхности перед каверной.

Практическая ценность работы. Экспериментально и теоретически показана эффективность применения искусственных каверн на днище глиссирующих судов, движущихся со скоростями, соответствующими значениям Fnv от 3,5 до 5,5.

Обоснована возможность упрощения формы днищевой ветви кормового шпангоута для случаев, соответствующих значениям Fnv от 3,5 до 5,5.

Экспериментально доказана возможность использования при проектировании глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище расчетных данных о форме поверхности каверны.

Экспериментально подтверждена возможность использования расчетных данных о значениях основных параметров профилировки днища глиссирующих судов, обеспечивающих создание на нем эффективной

искусственной каверны, на ранних стадиях проектирования названных судов и выполнены соответствующие систематические расчеты.

В результате численных исследований расчетной схемы и теоретического определения границ применения упрощающих допущений о форме участка смоченной поверхности перед каверной обоснована возможность использования ПЭВМ для расчетов, выполняемых при обеспечении проектирования глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище, в большинстве практически интересных случаев.

Внедрение результатов работы. Полученные результаты были успешно использованы при проектных проработках следующих быстроходных глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище:

- катера проекта 18610 «Муфлон», ( ЦКБ «Редан»);

- катера проекта 14083 «Мустанг - 1» ( АО «Редан»);

- скоростного катера ( НПЛ «Новик»);

- катера проекта 18629 «Мустанг - 99» ( КБ «Редан»),

Следует отметить, что в настоящее время катер проекта 18629 «Мустанг - 99» выпускается серийно.

Апробация работы. Основные результаты исследований были изложены и обсуждены на XXXVI, XXXVIII и XXXIX конференциях «Крыловские чтения» в 1993, 1997 и 1999 г, Международном симпозиуме по гидродинамике судна, посвященном 85-летию со дня рождения АМ.Басина, а также представлены на 5-м симпозиуме HSMV'99 в Италии и на симпозиуме IWSH'99 в Китае в 1999г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано десять работ (перечень публикаций представлен в конце автореферата).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы (55 наименований), содержит 71 страницу машинописного текста, 12 таблиц и 125 рисунков.

П Содержание работы.

Во введении содержится обоснование актуальности выбранной темы исследований, представлен обзор работ, посвященных вопросам снижения гидродинамического сопротивления различных судов с помощью искусственных днищевых каверн, сформулированы цели работы. Там же приводится краткое содержание каждого параграфа работы.

В первой главе рассматриваются теоретические исследования, выполненные в данной работе.

Первоначально приведена формулировка двух тесно свяинных между собой теоретических задач: задачи отыскания профилировки днища глиссирующего судна с эффективной искусственной каверной на нем и гидромеханической задачи об обтекании глиссирующего судна с искусственной каверной, постановка и метод решения которых разработаны А.А.Бутузовым. Описаны принимаемая при ранении второй задачи схематизация течения и соответствующие ей основные уравнения. Приведен также расчетный способ определения значений параметров профилировки днища, обеспечивающих создание на нем каверны с требуемыми характеристиками. Выбор такой профилировки днища производится применительно к некоторой расчетной скорости хода судна. При этом задается геометрия носовой части корпуса ( части, расположенной правее линии I-I на рис. 1) и посадка судна. Посадка задается с помощью двух параметров: схючешюй дайны по скуле и угла атаки а о (см. рис. 3).

Большая площадь каверны в плане обеспечивается подходящим заданием границ каверны в плане. Эти границы включают в себя линию кромки редана, линию внутренней ¡фомки скегов и линию задней границы каверны (соответственно линии 1,2 и 3 на рис. 1).

Линия внутренней хромки скегов в плане задается так, чтобы она имела некоторую стреловидность, по крайней мере на своем начальном участке, примыкающем к соответствующей линии поперечного редана. Скеги в целом при этом должны быть достаточно узкими Вместе с тем ширина скегов в процессе расчетного определения эффективной профилировки днища не варьируется. Дело в том, что такое варьирование лишено смысла, поскольку в области примыкающей к скегам, предположения линейной теории, которые положены в основу расчетов и которые будут описываться ниже, нарушаются. При расчетном определении профилировки днища обводы днищевой части скегов задавались через углы наклона батоксов. В случае, рассматриваемом ААБугузовым носовая смоченная поверхность принималась цилиндрической и, следовательно, все батоксы носовой части днища перед реданом имели угол наклона ао, соответствующий угол наклона днищевой части скегов менялся от значения oto на линии I-I до значения ао+у на линии П-П по линейному закону от координаты X, где у - угол отгиба кормовой части днища (см. рис. 1). Система координат приведена ниже.

Линию задней границы каверны (линию 3 на рис 1) при выборе профилировки днища естественно задавать близкой к кормовому срезу корпуса, чтобы площадь смоченного участка днища за каверной и его размер в направлении потока были бы малыми и поэтому детали его профилировки не могут имггь значение и он назначается цилиндрическим с углом наклона батоксов ао Ориентация рассматриваемого кормового смоченного участка днища относительно носового участка днища (или, что тоже самое, относительно ОП, проведенной через килевую линию перед реданом) определяется параметрами Ьк и vy. Поперечный профиль кормового смоченного участка при заданном положении задней границы каверны, в свою очередь, зависит от параметров Икну (а также от всех прочих оговоренных выше задаваемых параметров и границ областей ).

Из сказанного следует, что при рассматриваемых условиях высокое давление в каверне можно получить только за счет подходящего выбора значений параметров hK и V и им соответствующего поперечного профиля днища в юорме. При этом параметры Ь« и v в части влияния на давление в каверне не будут равнозначными и давление в каверне в основном будет зависеть от высоты h,¡, от параметра у оно должно зависеть слабо, поскольку длина кормового смоченного участка задана малой.

Итак, при теоретическом выборе профилировки дншца глиссирующего судна с каверной применительно к оговоренным условиям (а они уже сами по себе обеспечивают большую площадь каверны в плане ) необходимо подобрать такую величину Ь* (вообще говоря, несколько варьируя при этом угол \|*Х при которой давление в каверне Ар* будет достаточно высоким. Для найденной величины Ь«, кроме того, нужно найти поперечный профиль днища в кормовой оконечности.

Определение профилировки днища глиссирующего судна с искусственной каверной производится исходя го решения пространственной линеаризированной задачи об обтекании глиссирующего судна с каверной на днище. Постановка последней задачи в части задаваемых и определяемых величин отличается от только что рассмотренной задачи о нахождении эффективной профилировки днища только тем, что теперь вместо неизвестного параметра h« (рассматриваемого при некоторых заданных значениях угла у) и соответствующего ему поперечного профиля кормового

участка днища, отвечающих высокому избыточному давлению в каверне Арк, неизвестным является само это давление. Значение параметра IV, равно как и значение параметра 4/ раньше, теперь задается. Заметим, что поперечный профиль кормового участка днища при решении рассматриваемой пщромеханической задачи остается заранее неизвестным. Он находится в результате решения задачи для заданных значений параметров Ь„ и у.

Линеаризированная задача об обтекании глиссирующего судна с каверной решается в предположениях о том, что жидкость является невязкой, несжимаемой, весомой, движение ее - безвихревым.

Используемая для решения задачи пространственная схема течения показана на рис. 2а и 26. В соответствии с ней перед глиссирующим телом на поверхности жидкости размещена горизонтальная полубесконечная пластина, по бокам поток ограничен двумя вертикальными стенками, расстояние между которыми равно 2Ь, и позади глиссирующего тела поток замыкается на цилиндрическую полубесконечную горизонтально ориентированную поверхность с помощью видоизмененной схемы Рябушинского. Ограниченная стенками канала, передней полубесконечной пластиной и задней полубесконечной цилиндрической поверхностью свободная поверхность жидкости считается поверхностью каверны, давление в которой равно статическому давлению на уровне передней полубесконечной пластины ро. Глубина считается бесконечной. Сечения фиктивных поверхностей параллельными ДП плоскостями являются прямолинейными отрезками, которые гладко продолжают сечения этими плоскостями соответствующих участков поверхности жидкости Продольный размер фиктивной поверхности, расположенной в районе носовой границы смоченной поверхности, должен быть существенно меньше продольного размера участка смоченной поверхности, к нему примыкающего, и продольный размер фиктивной поверхности, расположенной в районе замыкания каверны, должен быть существенно меньше продольного размера участка смоченной поверхности, расположенного за каверной.

На рис. 2а и 26 показаны две используемые в работе системы координат. Система координат ОХХЪ используется при постановке и решении гидродинамической задачи, поскольку соответствующие уравнения в этом случае имеют наиболее простой вид.

Вторая система координат ОгХтУт2-т связана с глиссирующим телом и используется для представления геометрических характеристик корпуса.

Для решения задачи необходимо найш потенциал течения, удовлетворяющий условию непротекания через смоченную поверхность тела, фиктивные поверхности, свободную поверхность и поверхность каверны и условию постоянства давлений на свободной поверхности и поверхности каверны.

Линеаризация этих условий выполняется на основании предположения о том, что направление нормали (нормаль внутренняя) к смоченной поверхности в любой ее точке мало отличается от вертикального и при этом спбрасываются члены второго порядка малости го отношению проекциям вызванной скорости на оси ОХ,ОУ,Ог

ЁИ ¿2.

соответственно и , ^У , где т)(х/) текущая ордината точки поверхности, состоящей из смоченной поверхности, свободной поверхности жидкости, поверхности каверны и фшпивных поверхностей. При этом граничные условия переносятся на плоскость невозмущенной поверхности жидкости и принимают следующий вид: дГ] У{Х,Х)

о- _

2 (3)

Л,-Л,

где:

/ = "

Здесь: В - максимальная ширина сманенной поверхности (рис. 1); рк - давление в каверне.

Для выполнения условия близости направления нормали к смоченной поверхности к направлению вертикали необходимо, чтобы во всех точках смоченной поверхности местный угол атаки а(х^) и угол внешней килевагости Р(х,г) были малыми.

Условие (1) позволяет использовать для решения задачи метод источников, распределенных по участку плоскоста у=0, ограниченному задней границей передней горизонтальной пластины, перенесенной на эту плоскость передней границей полубесконечной цилиндрической поверхности и линиями, полученными в результате перемещения в направлении оси ОХ названных границ в соответствии с отображениями, используемыми для выполнения условия непротекания через стенки канала и ДП судта

При решении задачи все величины приводятся к безразмерному виду. Величины, имеющие размерность скорости делятся на величину ио, угла - на величину аО. Координаты X и 2, приведется к безразмерному вицу делением на В, координаты У -делением на произведение ВаО.

Плотность распределенных по участку плоскости у=0 источников с], состоящему из свободной поверхности жидкости, фиктивных поверхностей и поверхности каверны,

можно представить в виде:

& (4)

Плотность источников на соответствующем смоченной поверхности участке плоскости у=0 ч* выражается через известный местный угол атаки са&г) с помэщью формулы:

сМоЛ&) (5)

Из условий (2) и (3) следуют интегральные уравнения:

(х^)е8Ш (6)

2

(Т>

(х^) б БС В формулах (5), (6) и (7) (рис. 2а):

- участок свободной поверхности жидкости; Бс - поверхность каверньц 5т - смоченная поверхность глиссирующего тела;

8в1 - фиктивная поверхность, примыкающая к носовой границе смоченной поверхности;

Яш - фиктивная поверхность, примыкающая к границе замыкания каверны; Бш - фиктивная поверхность, примыкающая к передней границе подубесконечной цилиндрической поверхности;

Х(2) - текущая абсцисса задней границы полубесконечной пластины. Ядро двойного интеграла К имеет вид:

1

2 ггЬ))2^2

1

2/3

(х 2 + (г +(С + 2пЬ)у

(8)

Аналогично плоской задаче формируется дополнительное условие для определения числа кавитации ст (ст^-Ар^), которое считается неизвестным. Это условие представляет собой условие замкнутости каверны и имеет вид.

= -2А

41'(г.) (9)

где: - текущая абсцисса точки редана;

Ь - возвышение продолжения сечения кормового участка днища над точкой пересечения редана с плоскостью 7.=Ъа (рис. 2а).

Условие (9) выполняется только в плоскости .

Уравнения (6) и (7) вместе с условием (9) представляют собой полную систему уравнений рассматриваемой задачи.

Решение задачи выполняется численно путем сведения системы интегральных уравнений к системе линейных алгебраических уравнений, для чего свободная поверхность, поверхность каверны и фиктивные поверхности линиями 7=сопй и Х=сопй делятся на двумерные интервалы, внутри которых в направлении оси ОХ величина меняется линейно, а в направлении оси OZ величина q не меняется. Иначе говоря, принята полигональная аппроксимация q по ост ОХ и ступенчатая по оси OZ.

Для описания формы смоченной поверхности применяется аналогичный вид аппроксимации.

Используемый параметр геометрии днища h связан с рассмотренными выше параметрами tac и у соотношением;

h=h.+Li,4'-(l+V)l« (Ю)

где: L,, - длина зареданнош пространства в плоскости Z=Zo.

Ii - дайна каверны в плоскости Z=Zq.

Результатами решения системы интегральных уравнений задачи (б) и (7) совместно с условием (9) являются плотность q источников, распределенных по свободной поверхности жидкости, поверхности каверны и фиктивным поверхностям и число кавитации о. Исходя из выражения для ri(x,z), следующего из условия (12) и имеющего вид

1 *

Ф>г) = ~2 \c¡i.x,z)dx

(11)

определяются все геометрические характеристики течения включая форму днищевого участка кормового шпангоута. Этим геометрическим характеристикам соответствует полученное значение числа кавитации а.

Ниже описывается разработанный АА.Бутузовым расчетный способ определения эффективной профилировки днища, базирующийся на численном ранении рассмотренной задачи об обтекании глиссирующего судна с искусственной каверной.

Для выполнения условия о заданшеш геометрии смоченного участка днища перед каверной систолу основных уравнений задачи необходимо решать многократно. При этом носовая граница названного смоченного участка (линия 4 на рис. 1) должна изменяться до тех пор, пока днищевые ветви шпангоутов (теоретически - всех шпангоутов, практически - достаточно большого их числа) не станут отвечать заданной геометрии 1.

Отмеченная сшуация существенно упрощается в том случае, если смоченная поверхность днища перед реданом является цилиндрической. Автором проведены численные исследования, в результате которых были определены условия применимости этого допущения.

Практика расчетов показывает, что изменение Ьк и \|/ практически не влияет на положение носовой границы смоченной поверхности и поэтому определение эффективной профилировки днища выполняется считая все границы (1ДЗ,4,5 и 6 на рис. 1) фиксированными. В этом случае решение основных уравнений задачи примет вид линейных однородных функций переменных eco, h* и у

q{x,z) = q^\x,z)aQ+q™(x,z) + q*\x,z)¥ (12)

сг = оыай + a(hk\ + ct^V (13)

так как функциями такою вида от переменных oto, h* и <у являются правые часта уравнений (6) и (7). Однако решение основных уравнений задачи может иметь физический смысл только для таких значений ао, Ьк и у, при которых углы Ыт) и y(z) (см. рис. 26) неотрицательны. Для названных углов справедливы формулы: a{z) - aa + j/ - 0.5q(z, xc (г))

y{z) =a¡¡ - 0.5q(z, хв (z)) (15)

1 - линии батоксов носового смоченного участка автоматически соответствуют заданным, т.к. плотность источников на при ¡£=сош1 известна.

где: Xc(z) - текущая абсцисса точки передней или задней границы фикшвной поверхности Se2.

Xd(z) - текущая абсцисса точки передней или задней границы фиктивной поверхности Sbi.

Из соотношений (12),(]4) и (15) следует, что для величин o(z), -/(z) и r)(x,z) могут быть записаны представления:

®(r) = ffl<*>(*)a0+»*(z)At+ffl<*>(r)p (16)

у(г) = + Г'+ (17)

rtx,z) = H(a'\x,2)a0 + tfi*>{x,z)hk + (lg)

Трижды решив основные уравнения (при а0=1, Ыс=у=0,при hk=I,ct0=vy=0 и при \l/=l,a(Hik=0), можно найга коэффициенты при переменных в выражениях (13),(16),(17) и (18). Далее из условий:

a>{z)>0 (-19)

Г 00*0 (20)

следует найти область шменения параметров cto, hK и у (или параметров h¡/Bcco и у/ао поскольку угол ао задан) и, оставаясь в этой области, и пользуясь соотношением (13) определил, ht (для нескольких интересных значений угла соответствующую минимально возможному (отрицательному) значению числа кавитации а или, что тоже самое, максимальному избыточному давлению в каверне Ар* (Арк^ЗДри/ри^чг). Наконец остается воспользоваться соотношением (18) для координат XZ, принадлежащих задней границе каверны и найти профиль днищевой верви шпангоутов кормовой части корпуса.

Практика расчетов, проведенных по только что описанной схеме, и сравнение их результатов с данными эксперимента, проведенного в опьповом бассейне, потребовали внесения некоторых коррекгав как принципиального, так и упрощающего характера. Чтобы остановиться на этих коррективах, удобно обратиться к зависимости величины e/oto, т.е. числа кавитации, отнесенного к углу атаки, от параметра hv/ao при y/atf=const, пример которой показан на рис. 3.

Крайние левые точки на представленных на рисунке графиках соответствуют условию co(z)=0 при некотором Z=Zk, принадлежащем задней границе каверны и условию <a(z)>0 для прочих значений Z на этой границе. Крайние правые точки, отвечающие аналогичному условию для угла "/(z) на носовой границе смоченной поверхности, на графиках не показаны, т.к. они отвечают не представляющим интереса отрицательным давлениям в каверне Лрк Крайним левым точкам на рассматриваемых графиках соответствуют теоретически минимальные, предельные значения высоты hu и теоретически максимальные, предельные, значения избыточного давления в каверне Арк.

Линии для у/а0=0 и для у/а0=0.5 на рис. 3 идут очень блюю друг к другу, что соответствует приведенному в начале параграфа утверждению о слабом влиянии угла у на величину давления Дрк. Этому утверждению, вместе с тем, противоречит сле<пующее из рассмотрения рисунка большое отличие предельных значений hk (соответствующих предельному значению Дрк) для у/аСН) и для у/аОО.5. Однако последний факт имеет простое объяснение. Дело в том, что используемая в теории схема замыкания каверны, согласно заложенному в нее физическому смыслу, должна давать результат, близкий к достоверному, лишь в том случае, если продольный размер зоны нестационарного течения в концевой частя каверны мал по сравнению с длиной смоченного участка

днища за каверной и если шлейф уносимого из каверны газа очень тонок. В реальных условиях, как показывает эксперимент, оба этих положения не выполняются.

Для того, чтобы выяснить, в каком соответствии действительная эффективная профилировка днища глиссирующего судна с искусственной каверной находится с профилировкой, предсказываемой рассматриваемой теорией, ААБутузовым была выполнена серия расчетов, результаты которых сравнивались с данными, полученными им же экспериментально в опьпотм бассейне. При этом помимо расчетной профилировки соответствующей случаю Лр^Лр^тах рассматривались профилировки, соответствующие значениям давления в каверне: Лрк"=0.3(Дрк)шах, Дрк =0.5(Лрк)тах и Др^О^Др^тах. Варьирование отношения у/ао производилось в диапазоне or 0 до 0.5. Бьшо установлено, что теоретическая профилировка днища, наиболее близкая эффективной экспериментальной, соответствует случаю Лрк30.5(Арк )шах Было также найдено, что расчетные величины высоты hb полученные для случая Дрк=0.5(Др«)тах при ч//а«=0 и для случая Дрк=0.5(Дрк)шах при vy/tx(r0.5 относительно мало отличаются друг от друга - не более чем на 15%.

Проделанная работа, таким образом, позволила установить, какой смысл следует вкладывать в понятие «большое избыточное давление в наверно) при расчетном определении эффективной, т.е. в конечном итоге заметно снижающей гидродинамическое сопротивление, профилировки днища на базе использования линеаризированной теории.

Описанное выше расчетное определение эффективной профилировки днища глиссирующих судов с каверной выполнено автором при работе над диссертацией для выяснения влияния числа Фруда и удлинения корпуса на характеристики такой профилировки, атакже с целью выбора исходного варианта специальной профилировки днища при постановке соответствующих экспериментальных исследований в опытовом бассейне. Во всех этих случаях полагалось \|/Лхг=0.5, поскольку именно такое значение отношения \|//ао удовлетворительно отражает наиболее часто встречающуюся реальную ситуацию.

Выше бьио отмечено, что приведенная расчетная схема автором была усовершенствована таким образом, чтобы стало возможным решать задачу для случаев достаточно общей формы участка смоченной поверхности перед каверной, включающей как частный случай цилиндрическую форму. С помэщью этих усовершенствований выполнены численные исследования, результаты которых позволили определил, пределы применимости допущений о замене участка смоченной поверхности перед каверной на цилиндрический и использовании при расчетах вида в шине смоченной поверхности соответствующего значению отношения р/ао, меньшему реального.

Выполнено расчетное определение значений основных параметров пофилировки днища глиссирующего судна, обеспечивающих создание на нем искусственной каверны большой площади в плане при достаточно высоком избыточном давлении в ней. Эти расчеты проведены применительно к диапазонам удлинений корпуса и скоростей, охватывающих большинство практически интересных случаев с учетом целей работы

Кроме этого в расчетную схему были внесены дополнительные изменения, позволяющие учитывать при расчетах рабспу водомета, и выполнено соответствующее расчетное определение значений основных параметров профилировки дншца, обеспечивающие создание на нем каверны большой площади в шине при достаточно высоком избыточном давлении в ней при наличии водозаборника водомета в кормовой части.

Во второй главе приведены результаты экспериментальных исследований. Первоначально рассматривалось влияние скегов на гидродинамические характеристики

корпуса глиссирующего судна с искусственной каверной на днище, поскольку используемые в теории допущения не позволяют теоретически рассматривать этот вопрос, что отмечено выше, и выполнены исследования, имеющие целью сравнение расчетных и экспериментальных данных о форме поверхности каверны

В соответствии с основной целью работы были проведены испытания трех моделей глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище;, имеющих различные удлинения корпусов и углы внешней килеватосга на редане. Получен утвердительный ответ на вопрос о принципиальной возможности снижения гидродинамического сопротивления глиссирующих судов с помощью создаваемых на их днище искусственных каверн применительно к значениям Гп?, превышающим 4. Экспериментально получены гидродинамические характеристики моделей и данные о снижении сопротивления, обусловленном использованием каверн.

Кроме этого во второй главе приведено описание исследований шшяиия расхода подаваемого в каверну газа на ее параметры и гидродинамические характеристики модели и показан пример пересчета данных буксировочных испытаний на натуру.

В заключении перечислены основные результаты диссертационной работы.

Ш. Основные результаты работы.

1. Получение положительного ответа на вопрос о возможности создания эффективных, т.е. заметно снижающих сопротивление, искусственных каверн на днище глиссирующих судов, скорости хода которых соответствуют числам Фруда по водоизмещению Гпу, превышающим 4, и получение экспериментальных данных о гидродинамических характеристиках глиссирующих судов с искусственными кавернами на дашце, расчетные скорости хода которых соответствуют значениям Кпр, лежащим в пределах от 3,5 до 5,5. В результате соответствующих исследований получены данные о геометрии днища, обеспечивающей весьма существенный выигрыш в сопротивлении ( примерно 15 - 30%) по сравнению с такими же судами, не имеющими каверн и реданов на днище. Необходимые для подачи газа в каверну затраты мощности не превышали 1.5% буксировочной мощности В качестве примера на рис. 4 показаны зависимости обратного качества е от параметра Кпу для натуры применительно к случаям наличия и отсутствия каверны.

2. Усовершенствование расчетной схемы радения пространственной линеаризированной задачи об обтекании глиссирующего тела потоком невязкой несжимаемой весомой жидкости Усовершенствование это позволяет решать названную задачу применительно к достаточно общаг форме участка смоченной поверхности глиссирующего тела перед реданом Выполнены расчеты, результаты которых позволили определить границы применимости допущения о замене названного участка на цилиндрический.

3. Определение для полностью цилиндрического участка смоченной поверхности глиссирующего тела перед реданом границ применимости при расчетах допущения об использовании значения отношения углов внешней килевагости на редане и атаки, заметно меньших ожидаемого.

4. Получение результатов численных исследований, позволяющих сформулировать условия применения обоих отмеченных выше допущений одновременно, что заметно сокращает трудоемкость подготовки соответствующего эксперимента и позволяет обойтись ПЭВМ для выполнения расчетов.

5. Получение результатов систематических расчетов влияния удлинения корпуса и числа Фруда по максимальной ширине по скуле на основные параметры

профилировки днища глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище, обеспечивающие создание на нем эффективной искусственной каверны.

6. Постановка и решите теоретической задачи, в которой учитывается наличие в районе замыкания каверны обтекателя водозаборника водомета. Результаты, полученные на основании решения такой задачи, позволили обосновать целесообразность проведения упрощенного (без имитации работы водомета) первоначального эксперимента при отработке формы обтекателя, исключающего попадание газа из каверны в водомет при по возможности минимальном гидродинамическом сопротивлении обтекателя.

7. Экспериментальное определение ординат точек поверхности каверны на модели при значении параметра Бпу, равном 4,4, т.е. достаточно высоком Полученные в ходе названных исследований результаты и их сравнение с соответствующими расчетными данными позволили сделал, вывод о возможности использования расчетов вместо экспериментов при проектировании глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище.

8. Определение влияния геометрии скегов и участков кормовых шпангоутов вблизи них на эффективность каверны. Полученные результаты позволили заметно сократить объем эксперимента, выполняемого при обеспечении проектирования глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище.

9. Экспериментальное доказательство возможности получения высокой эффективности каверны при достаточно простой форме днищевой ветви кормового шпангоута, т.е. простой форме участка днища в районе замыкания каверны. Здесь надо заметить, чгго успешно прошедшие натурные испытания катера с искусственной каверной на днище «Муфлон» и «Мустанг - 99» имели упрощенную форму участка днища в районе замыкания каверны.

10. Выполнение экспериментальной отработки формы обтекателя водозаборника водомета глиссирующего катера с искусственной каверной на днище «Мустанг - I». Исходный вариант обтекателя был назначен на основании результатов теоретических исследований, отмеченных выше Буксировочные испытания модели без имитации работы водомета показали, что сопротивление обтекателя весьма незначительное.

11. Выполнение исследований влияния расхода подаваемого в искусственную каверну на днище глиссирующего судна газа на ее эффективность. Как и ожидалось, полученные результаты позволяют счигтатъ это влияние незначительным Кроме того, результаты этих исследований могут служить обоснованием целесообразности использования применяемого в теории допущения об отсутствии влияния уноса газа из каверны на ее характеристики.

12. Подтверждение целесообразности использования при теоретических исследованиях предположения о том, что эффективная днищевая искусственная каверна должна иметь по возможности максимальную площадь в плане при достаточно высоком избыточном давлении в ней применительно к значениям чисел Фруда по водоизмещению от 3,5 до 5,5.

13. Получение вывода о незначительном отличии ферм и возвышений над ОП днищевых вегеей кормовых шпангоутов, обеспечивающих высокую эффективность искусственной каверны, которые получены теоретически и экспериментально. Этот результат может служил, обоснованием использования расчетных результатов вместо экспериментальных на ранних стадиях проектирования глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище.

Полученные результаты были успешно использованы при проектных проработках следующих быстроходных глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище

- катера проекта 18610 «Муфлон», (ЦКБ «Редан»);

- катера проекта 14083 «Мустанг -1» ( АО «Редан»);

- скоростного катера ( НЛП «Новик»);

- катера проекта 18629 «Мустанг - 99» ( КБ «Редан»).

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах;

1. Влияние общего веса на сопротивление корпусов глиссирующих катеров с воздушной каверной В сб. Судостроительная промышленность, сер. Проектирование судов, вып. 16,1990.

2. Исследование геометрических характеристик искусственной каверны, создаваемой на дншце глиссирующего судна с целью снижения гидродинамического сопротивления Тезисы докладов научно - технической конференции «Крыловские чтения 1993 г.», «Судостроение», 1993 г.

3. Геометрические параметры искусственных днищевых каверн, создаваемых на полуглиссирующих и глиссирующих судах Труды международного симпозиума по гидродинамике судна, посвященного 85-летию со дня рождения АМБасина.

Санкт - Петербург, 1995. (Соавтор АВ.Сверчков).

4. Усовершенствование расчетного метода определения основных геометрических параметров глиссирующего судна с воздушной каверной на днище и результаты теоретических исследований влияния на эта параметры числа Фруда и удлинения корпуса судна. Тезисы докладов научно - технической конференции «Крыловские чтения 1997 г.», «Судостроение», 1997 г.

5. Некоторые результаты исследований по выбору эффективной профилировки днища полуглиссирующих и глиссирующих судов с газовыми кавернами. Тезисы докладов двенадцатой научно - технической конференции по проектированию скоростных судов, посвященной 80-летию со дня рождения Р£. Алексеева. Изд. ВИТО имени акад. АЛКрылова, 1997. (Соавторы А.A-Бутузов и АВ.Сверчков).

6. High speed ships on the cavity; scientific base, design peculiarities and perspectives for the Mediterranean sea. (Высокоскоростные суда на кавене: научные основы, особенности проектирования и перспективы для Средиземного моря.) 5th Symposium on high speed marine vehicles HSMV99. Italy 1999. (Соавторы А АБутузов и AJ3.Сверчков, АВ.Пустошный).

7. State of art in investigations and development for the ship cn artificial cavities. (Современное состояние исследований и разработок для судов на воздушной каверне.) International workshop on ship hydrodynamics (IWSH'99), Wuhan, China 1999. (Соавторы А АБутузоа и AB. Сверчков, АВЛусгошный).

8. Быстроходные суда на воздушной каверне. Тезисы докладов научно -технической конференции «Крьшовскне чтения 1999 г.», «Судостроение», 1999 г. (Соавторы А АБутузов и АВ.Сверчков, АВ Пусгошный).

9. Результаты изучения воздействия искусственных каверн на гидродинамическое сопротивление моделей высокоскоростных глиссирующих судов. Тезисы докладов научно - технической конференции «Крыловские чтения 1999 г.», «Судостроение», 1999 г. (Соавтор А АБутузов).

10. Бутузов АА, Сверчков АВ., Чалов С.А Быстроходное судно с газовыми кавернами и водометными движителями. Патент РФ № 2139807, приоритет от 14.07.98.

1С

Сечение ДП.

Вид на днище.

- смоченная поверхность.

1 - кромка редана. 2 - внутренняя кромка скега. 3 - задняя граница каверны. 4 - носовая граница смоченной поверхности. 5 - внешняя кромка скега (скула).

б - кормовой срез.

1-1 - граница носовой части корпуса

П-П - граница кормовой части корпуса

Рнс. 1. Параметры геометрии дннща глиссирующего судна с искусственной каверной на нем.

Е553 • смоченная поверхность тела Бт У////А - фиктивные поверхности Бщ ,3Вз

- поверхность каиерны I 1 - свободная поверхность жидкости

LS

t

os

já.

-os

HC*

0

1 - ц|/ав=0 2 - i)i/ao=0. S

Рнс. 3. Зависимости числа кавитации о от высоты

Введение.

Глава 1. Теоретические исследования специальной профилировки днища глиссирующих судов с искусственными кавернами.

1. Теоретическая задача о выборе профилировки днища глиссирующего судна, обеспечивающей создание на нем эффективной искусственной каверны. Пространственная линеаризированная задача об определении характеристик обтекания корпуса глиссирующего судна с искусственной каверной и метод ее решения.

2. Усовершенствование численного решения пространственной линеаризированной задачи об определении характеристик обтекания корпуса глиссирующего судна.

3. Расчетная схема и некоторые вопросы задания ее параметров.

4. Исследование возможности использования при расчетах упрощенной формы участка смоченной поверхности корпуса перед реданом.

5. Расчетное определение влияния удлинения корпуса и числа Фруда на характеристики профилировки днища глиссирующих судов с искусственными кавернами на нем.

6. Учет работы водометных движителей при теоретическом определении основных параметров профилировки днища глиссирующего судна с искусственной каверной.

Глава 2. Экспериментальные исследования специальной профилировки днища глиссирующих судов с искусственными кавернами.

7. Характеристики рассматриваемых моделей глиссирующих судов и задачи экспериментальных исследований.

8. Исследование некоторых физических особенностей обтекания корпуса глиссирующего судна с искусственной каверной на днище.

9. Результаты экспериментов по поиску специальной профилировки днища глиссирующих судов, обеспечивающей создание эффективных каверн.

10. Влияние расхода подаваемого в каверну газа на ее характеристики и результаты пересчета данных буксировочных испытаний на натуру.:.

Использование искусственных каверн, для снижения гидродинамического сопротивления судов впервые предложено А.Н.Ивановым в конце пятидесятых годов. Тогда же под его руководством начаты исследования искусственных каверн в ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова.

Наличие на днище судна воздушной прослойки, подчиняющейся закономерностям развитой кавитации, т.е. искусственной каверны, позволяет изолировать от трения о воду его участок, покрытый каверной, что приводит к снижению сопротивления трения. Для снижения полного сопротивления судна необходимо создать на его днище такую каверну, которая обеспечила бы снижение составляющей трения, существенно превышающее вызываемое наличием каверны возможное увеличение остаточного сопротивления.

Первым типом судов, для снижения сопротивления которых использовались искусственные каверны, были тихоходные плоскодонные речные суда. Их исследования начаты в ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова в первой половине 60-х годов. Выбор этого типа судов был обусловлен простыми условиями формирования каверны: она создается на плоском участке днища при практически отсутствующем влиянии свободной поверхности.

Первоначально проводились теоретические исследования соответствующих каверн, для чего А.А.Бутузовым была поставлена и решена плоская задача о кавитационном обтекании клина, помещенного на нижнюю поверхность горизонтальной стенки [7,8,12]. При проведении исследований каверны учитывалась весомость жидкости, а влияние свободной поверхности не рассматривалось. В районе замыкания каверны, т.е. там, где течение может быть в общем случае существенно нестационарным, была применена видоизмененная схема Рябушинского, которая описана в работе [12].

Основной результат, полученный с помощью этих исследований, заключался в том, что при заданной скорости потока длина каверны не может превышать некоторой величины, названной предельной длиной каверны. Этот результат был подтвержден экспериментально. Предельная длина каверны оказалась в несколько раз меньше длины плоского участка днища речных тихоходных плоскодонных судов. По этой причине было предложено использовать устройство, обеспечивающее создание системы следующих друг за другом каверн, длина каждой из которых близка к предельной.

Описание соответствующего устройства имеется в работе [11] и патентах [4,5], его схема представлена на рис. В.1.

Испытания устройства на моделях показали его высокую эффективность, т.е. заметное снижение гидродинамического сопротивления судна, и поэтому в период с 1965 по 1971 годы ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова совместно с ЛИВТом, Волжским объединенным речным пароходством и ЦКБ "Вымпел" были проведены натурные испытания устройств, создающих систему искусственных каверн на днище, на речных грузовых судах двух типов: баржах и самоходном судне типа "Волго-Дон". Результаты испытаний теплохода "Волго-Дон", который является наиболее интересным объектом для изучения, в частности показали, что наличие системы искусственных каверн на днище позволяет судну затрачивать для движения мощность на 15 - 17% меньшую, чем мощность, необходимая судну без устройства для движения с той же скоростью. Затраты мощности на подачу воздуха в каверну не превышали 3% от мощности главных двигателей. Было также исследовано влияние каверн на начальную остойчивость [49] и качку [37, 39] тихоходных плоскодонных судов.

В 70-х годах в ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова были продолжены работы по использованию искусственных каверн на днище тихоходных плоскодонных речных судов. В результате этих исследований было создано устройство, объединяющее каверны в единую каверну с волновым профилем. Схема этого устройства показана на рис. В.2. Как видно из рисунка, в корпусе судна делается выемка, расположенная на месте плоского участка днища. Внутри выемки помещаются промежуточные поперечные реданы. При движении судна в расчетном режиме реданы не замываются водой, как показано на рис. В.2, а при движении судна в нерасчетном режиме (например порожнем с дифферентом на корму), когда единая каверна распадается, эти реданы создают эффективную систему следующих друг за другом каверн на днище. Были рассмотрены вопросы оснащения этим устройством не только речных, но и морских тихоходных судов. Согласно результатам испытаний модели нефтерудовоза дедвейтом 300000 т, выполненных Ю.Н.Горбачевым, выигрыш в сопротивлении судна составил около 20% при волнении до 5 баллов включительно [25].

Исследования вопросов, связанных со снижением гидродинамического сопротивления речных тихоходных плоскодонных судов на базе последнего устройства, были продолжены НПО "Судостроение" в 1985 - 1988 годах. Существенный вклад в эти исследования был сделан Ю.Н.Горбачевым [24 - 30]. Результаты исследований показали, что эффект снижения сопротивления речных тихоходных плоскодонных судов, на днище которых создается единая каверна с волновым профилем, примерно на 30% превышает эффект, полученный с помощью системы следующих друг за другом искусственных каверн.

Полученный эффект однако не привел к внедрению устройств на тихоходных плоскодонных речных и морских судах. Дело в том, что оборудование устройством речных судов в то время в СССР оказалось неэффективно экономически из-за больших их простоев в ожидании погрузки и разгрузки и при шлюзовании. На морских судах устройство не внедрено по причине, о которой надо заметить следующее. Данные модельных испытаний позволяют считать пригодными для оснащения устройством крупнотоннажные суда типа танкеров и рудовозов. Однако в этом случае определение требуемого для поддержания каверн расхода подаваемого в них газа возможно только при натурных испытаниях ввиду наличия обнаруженного в ходе испытаний речных судов масштабного эффекта, обусловленного капиллярными силами. Натурные испытания морских судов чрезвычайно дороги и их проведение к настоящему времени не предвидится.

После того, как были разработаны первые устройства, создающие эффективную систему искусственных каверн на днище тихоходных плоскодонных речных судов, в ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова в 1965 году были начаты исследования, имеющие целью создание эффективных искусственных каверн на днище глиссирующих судов. Поскольку данная диссертационная работа посвящается этому типу судов, соответствующие исследования будут описываться подробнее и о них речь пойдет несколько позже. Сейчас же целесообразно описать исследования, выполненные применительно к быстроходным водоизмещающим и полуглиссирующим судам, расчетные числа Фруда по водоизмещению которых не превышают 3 (Fnv<3). Эти исследования были начаты в ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова в 1985 году, т.е. гораздо позже начала исследований глиссирующих судов.

Быстроходные водоизмещающие и полуглиссирующие суда характерны тем, что для снижения гидродинамического сопротивления на их днище целесообразно создавать систему каверн, если не на расчетной скорости, при которой может оказаться достаточно и одной каверны, то на скорости, несколько меньшей расчетной, но также представляющей интерес с точки зрения эксплуатации судна.

Задача создания эффективной системы каверн на днище быстроходного водоизмещающего или полуглиссирующего судна гораздо сложнее, чем создание эффективной системы каверн на днище тихоходных плоскодонных судов, рассмотренных выше. Дело в том, что условия обтекания корпуса быстроходных водоизмещающих и полуглиссирующих судов, в частности волнообразование, требуют создания системы искусственных каверн с существенно различными видами в плане и избыточными давлениями, а не близкими значениями этих параметров, как это имело место для тихоходных плоскодонных судов. Система каверн на днище быстроходного судна схематически показана на рис. В.З.

Теоретические исследования применительно к быстроходным водоизмещающим судам были выполнены в ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова А.А.Бутузовым [17], а также A.B. Сверчковым [43]. При постановке соответствующей задачи использовалось допущение о том, что форма корпуса судна с реданами и кавернами на нем незначительно отличается от формы исходного корпуса судна, т.е. гладкого корпуса без каверн и реданов. Основанный на этом допущении метод относится к методам, названным методами малой деформации. Учет обтекания корпуса, в том числе волнообразования, проводится посредством определения поля гидродинамических давлений, действующих на гладкий (исходный) корпус без каверн. Определение поля давлений выполняется экспериментально или, если возможно, теоретически. Это поле давлений, а также ординаты теоретического чертежа исходного корпуса является отправной информацией для решения задачи. Ее постановка и метод решения приводятся в статье [17]. Параллельно с решением теоретической задачи А.А.Бутузовым был предложен также использующий результаты численного решения данной задачи метод выбора профилировки днища судна с кавернами, движущегося с заданной скоростью [17].

Расчетный метод выбора профилировки днища быстроходных водоизмещающих и полуглиссирующих судов с искусственными кавернами на нем был принципиально усовершенствован A.B.Сверчковым. Внесенные им усовершенствования позволяют находить геометрию днища судов рассматриваемого типа, пригодную для создания эффективной системы каверн на днище применительно не к одной, а к двум расчетным скоростям хода. Это усовершенствование расчетного метода описано в работах [42,43].

Для судов рассматриваемого типа, также как и для судов всех других типов, на днище которых создаются искусственные каверны, окончательное определение геометрии днища выполняется экспериментально. В работе [43] предложено при проведении эксперимента дополнительно получать и использовать данные о форме поверхности каверн. Для получения этих данных применяется специальный электронно-механический датчик [43].

В результате проведенных исследований было установлено, что выигрыш в сопротивлении быстроходных водоизмещающих судов достигает 12%, а у полуглиссирующих судов до 20%. Затраты мощности, необходимые для подачи воздуха в каверны, не превышали 3% буксировочной мощности [40,41,43].

Все сказанное выше относится к однокорпусным судам. В связи с большим количеством строящихся в настоящее время скоростных полуглиссирующих катамаранов следует отметить, что в ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова был также выполнен некоторый объем исследований применительно к этому типу судов [44,45]. Полученный на моделях для данного класса судов переходного режима выигрыш в сопротивлении составлял 19 - 22%. Интересно обратить внимание на то, что на моделях катамаранов в величине снижения сопротивления доля снижения сопротивления трения составляет около 40%, остальная часть (60%) приходится на снижение остаточного сопротивления.

Выше говорилось о том, что исследования вопросов, связанных с применением искусственных каверн на днище глиссирующих судов были начаты в ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова в 1965 году. У судов этого типа доля сопротивления трения весьма значительна, и условия обтекания корпуса таковы, что создание на днище одной каверны большой протяженности представляется относительно простым. В случае глиссирующих судов приобретает важность не протяженность каверны, а величина избыточного давления в ней, поскольку представляется желательным для снижения сопротивления скомпенсировать действием давления газа из каверны по возможности большую долю водоизмещения. Рост этого давления очевидно желателен для глиссеров с расчетными числами Фруда по водоизмещению, меньших четырех (Рпу < 4), на которых неэффективно использование обычного поперечного редана. Естественно также предположить, что использование каверны с большим нуля избыточным давлением будет эффективно и при значениях чисел Фруда по водоизмещению, превышающих четыре.

Так же, как и для других типов судов, исследования, направленные на создание эффективной искусственной каверны на днище глиссирующего судна, включали теоретический и экспериментальный разделы.

Первые теоретические работы, выполненные применительно к глиссирующим судам, были посвящены решению плоской линеаризированной задачи об обтекании глиссирующей поверхности с искусственной каверной. Соответствующая схематизация течения, постановка задачи и метод ее решения опубликованы в работах [9,10,14]. Очевидно, что решение плоской задачи позволяло определить, причем только качественно, влияние параметров лишь продольной профилировки глиссирующей поверхности на характеристики каверны. Среди этих параметров был найден один, влияние которого на давление в каверне было определяющим. Таким параметром оказалось возвышение Ьт точки замыкания каверны над прямой линией, продолжающей носовой смоченный участок тела (см. рис.В.4). Поскольку интересны случаи малого отстояния области замыкания каверны от кормового среза, вместо возвышения Ьт принято использовать практичски равное ему возвышение нижней точки пересечения кормового среза и диаметральной плоскости (ДП) над основной плоскостью (ОП). Это возвышение обозначается Ьк (см. рис. В.4).

Параллельно с теоретическими выполнялись экспериментальные исследования искусственных каверн, создаваемых на днище глиссирующих судов. В ходе этих экспериментов вывод о влиянии значения Ьк на давление в каверне был подтвержден и найдена рациональная геометрия скегов. Согласно результатам экспериментов скеги должны иметь острые внутреннюю и внешнюю кромки, быть объемными и их днищевая поверхность должна плавно продолжать поверхность корпуса перед реданом. Вид на днище и вид сбоку корпуса катера с искусственной каверной, обводы днища которого соответствуют приведенным рекомендациям, показан на рис. В.4. В результате экспериментов был также, в частности, сделан вывод о том, что изменение параметров таких скегов в относительно широком диапазоне незначительно влияет на параметры каверны. Поэтому практический выбор подходящих скегов можно считать сравнительно несложной задачей. Была также обоснована возможность использования плоского участка днища в корме между скегами (т.е. районе замыкания каверны). Как будет сказано ниже, при выборе обводов катера с каверной "Сайгак" в конце 70-х годов было выяснено, что этот вывод справедлив при числах Фруда по водоизмещению, не превышающих некоторого значения, примерно равного 3.5. Таким образом, для получения эффективной искусственной каверны для чисел Фруда < 3.5 оказалось фактически достаточным определить значения параметров только продольной профилировки днища, а именно высоту Ьк и угол отгиба днища (см. рис. В.4). Подробное описание соответствующей методики выбора обводов корпуса глиссирующего судна с искусственной каверной, экспериментальных исследований и их результаты приведены в работах [14,35].

С помощью этой методики в начале 70-х годов были проведены модельные исследования, имевшие целью отработку обводов корпусов моделей глиссеров с искусственными кавернами, характеристики которых, в частности, были близкими к характеристикам речных судов типа "Ракета". Полученный выигрыш в сопротивлении достигал 40%, а затраты мощности на поддержание каверны никогда не превышали 3% от буксировочной мощности. Успех модельных экспериментов послужил основанием для натурных испытаний глиссера с искусственной каверной на днище. Такие испытания макета катера водоизмещением 5 тонн были проведены в 1975 году совместно ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова и ЦКБ по СПК им. Р.Е.Алексеева В качестве движителя макет имел водомет, водозаборник которого был оснащен специальным обтекателем. В статье [15] опубликованы результаты испытаний и устройство макета. Эти результаты подтвердили наличие полученного на моделях эффекта снижения сопротивления, а следовательно, и наличие преимуществ перед обычными, т.е. не имеющими каверн на днище, глиссирующими судами. Вместе с тем результаты испытаний показали, что перегрузки в средней части корпуса макета меньше соответствующих перегрузок, наблюдаемых в случае обычных глиссеров, т.е. макет имел лучшие мореходные качества, чем обычный глиссер [15].

На основании результатов этих испытаний был сделан вывод о целесообразности практического внедрения глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище. Сразу же после испытаний было начато проектирование семидесятиместного пассажирского теплохода, оснащенного таким устройством, число Фруда по водоизмещению которого равнялось 3.2. Впоследствии теплоход получил название "Линда".

Описанная выше методика выбора обводов днища глиссирующего судна с искусственной каверной была также применена ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова при обеспечении проектирования грузового теплохода "Серна" (его расчетные числа ^Фруда по водоизмещению около 2.3), который был разработан ЦКБ по СПК им. Р.Е.Алексеева в конце 80-х годов и в настоящее время успешно эксплуатируется [32].

Одним из следующих этапов исследований, связанных с использованием искусственных каверн на днище глиссирующих судов, были работы, начатые во второй половине 70-х годов, после испытаний пятитонного макета катера и имеющие целью создание эффективных искусственных каверн на днище морских судов, т.е. имеющих большую, чем у упомянутых выше речных судов, килеватесть. Существенная часть этих работ была выполнена В.Г.Калюжным и нашла отражение в его диссертационной работе. Было установлено, что морские глиссирующие суда с каверной на днище испытывают несколько меньшие перегрузки при движении на волнении, чем обычные морские глиссирующие суда. Также были предложены и проверены на моделях мероприятия, повышающее стабильность каверн в условиях морского волнения. Суть этих мероприятий состоит в применении дополнительных поперечных реданов, которые при движении на тихой воде находятся внутри каверны, а при движении на волнении способствуют сохранению значительной по величине площади днища, покрытой каверной, точнее кавернами (образованными за основным и дополнительным реданами), на которые при ходе на волнении может распадаться единая каверна.

Параллельно с исследовательскими работами, направленными на создание морских глиссирующих судов с искусственными кавернами, в ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова в конце 70-х годов выполнялись работы по обеспечению проектирования катера "Сайгак". Расчетное число Фруда по водоизмещению примерно равнялось четырем, что несколько превышало значения соответствующего параметра для разработанных ранее катеров.

В процессе испытаний модели катера "Сайгак" выяснилось, что при числах Фруда по водоизмещению, приближающихся к четырем, плоский участок днища в корме оказывается неприемлемым. Дело в том, что при достижении таких значений числа Фруда замывались участки днища в корме около скегов, имеющих значительную площадь, что снижало площадь в плане, а значит и эффективность каверны. Длина каверны в ДП при этом не менялась. Из-за появления замытых участков днища в корме около скегов появляется дополнительное сопротивление, величина которого была такова, что эффективность искусственной каверны на днище заметно падала.

Испытания модели катера "Сайгак" показали, что для устранения этого явления необходимо отрабатывать не только продольную, но и поперечную профилировку днища в корме. Однако при отработке обводов катера "Сайгак" вопрос о выборе рациональной профилировки днища в корме фактически решать не потребовалось ввиду необходимости размещения там обтекателя водозаборника водомета.

Заметим, что форма этого обтекателя такова, что исключает попадание газа из каверны в водомет. Описание такого обтекателя имеется в а.с. [37]

Разумеется, в качестве движителя глиссера с искусственной каверной на днище может быть использован не только водомет. Обеспечение нормальной работы движителей судов с искусственными кавернами и, в частности, глиссирующих судов является самостоятельной проблемой и в данную диссертационную работу ее подробное рассмотрение не входит. В работе рассмотрен лишь один представляющий большой практический интерес случай, когда в качестве движителя используется водомет. Здесь же во введении вопросы, связанные с обеспечением нормальной работы движителей глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище, будут освещены кратко. Кроме уже упомянутых водометов, являющихся традиционными, возможно использование специальных так называемых вентилируемых водометов, разработанных таким образом, что их характеристики практически не меняются при попадании в них газа, уносимого из каверны, или атмосферного воздуха. Исследования, связанные с разработкой таких специальных водометов, описываются в работах [33, 36]. Отметим, что грузовой теплоход "Серна" оснащен движителями этого типа. Выполненные в ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова исследования вопросов, связанных с применением гребных винтов в качестве движителей глиссеров с искусственными кавернами на днище, позволили сделать вывод о возможности использования гребных винтов, размещенных на наклонном валу при условии наличия в месте пересечения валом поверхности каверны специального обтекателя, предотвращающего разрушение каверны в месте пересечения ее поверхности и вала. В настоящее время такие обтекатели установлены на глиссирующем корабле с искусственной каверной на днище "Меркурий".

Кроме обычных гребных винтов могут применяться и в настоящее время успешно применяются частично погруженные гребные винты. В этом случае каких-либо обтекателей не требуется. Частично погруженными гребными винтами оснащены глиссирующие суда с искусственной каверной "Муфлон" и "Линда".

В процессе модельных испытаний, проведенных в обеспечение проектирования катера "Сайгак", был выяснен весьма важный факт. Он состоит в том, что плоская форма днища в корме между скегами пригодна только для чисел Фруда по водоизмещению, меньших примерно 3.5. Поскольку глиссирующие суда и, прежде всего, патрульные катера могут иметь расчетные числа Фруда по водоизмещению, большие 3.5, естественно встал вопрос о проведении исследований, направленных на поиск специальных обводов днища для судов с каверной, эксплуатирующихся на высоких числах Фруда по водоизмещению (превышающих 3.5). В процессе этих исследований, очевидно, необходимо было выяснить в первую очередь влияние числа Фруда на профиль кормовых шпангоутов. Необходимо также было определить влияние на профиль этих шпангоутов других параметров, например, удлинения корпуса.

Исследования в указанном направлении были начаты в ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова сразу же после завершения работ, проводимых в обеспечение проектирования катера "Сайгак", т.е. в самом конце 70-х годов. Длительное время они были почти исключительно теоретическими. При их выполнении А.А.Бутузовым была численно решена линеаризованная пространственная задача об обтекании корпуса судна с каверной [17]. Для численного решения данной задачи был использован пространственный аналог схемы течения, примененной ранее для плоского течения. Отметим, что при разработке соответствующей программы для ЭВМ использовалось упрощающее допущение о том, что форма смоченного участка днища перед реданом является цилиндрической. Была показана пригодность упомянутой программы, в частности, выполнено сравнение результатов расчетов с результатами экспериментов Зотторфа [53], проведенных на плоскокилевых пластинах (т.е. сравнивались случаи отсутствия каверны). Был выяснен также характер некоторых закономерностей, касающихся поперечной профилировки кормового участка днища глиссера с каверной, а именно характер влияния на эту профилировку числа Фруда по водоизмещению и стреловидности редана. Проведенное сопоставление расчетных и экспериментальных данных при числах Фруда по водоизмещению примерно равных 4, полученных для моделей с близкими, но однако несколько различными удлинениями, позволяло надеяться на то, что развитая теория в общем удовлетворительно отражает реальную геометрию каверны, образованной на днище глиссирующего судна.

Обстоятельные экспериментальные, а параллельно с ними и систематические расчетные исследования профилировки днища рассматриваемых высокоскоростных судов были начаты позже, а именно в конце 80-х годов. Непосредственно эти исследования были инициированы поступившим в ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова заказом на отработку обводов катера с искусственной каверной "Муфлон"(организация-проектант и строитель - ЦКБ "Редан")- Расчетное число Фруда по водоизмещению этого катера равнялось примерно 5. Затем эти исследования были продолжены в рамках трех научно-исследовательских тем, выполнявшихся в ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова с 1990 по 1996 год.

Автор диссертации принимал участие в названных исследованиях, которые начаты в конце 80-х годов, как теоретических, так и экспериментальных. Настоящая диссертационная работа содержит результаты соответствующих теоретических разработок, выполненных непосредственно автором [50-52], а также данные экспериментальных исследований, полученные под его руководством или при его существенном участии [45,18,21,23]. Цель исследований, включенных в диссертацию, полностью совпадает с общей целью работ рассматриваемого направления и состоит в получении применительно к глиссирующим судам с высокими числами Фруда по водоизмещению информации о специальной профилировке днища, позволяющей эффективно использовать для снижения их гидродинамического сопротивления искусственную днищевую каверну. Обследован диапазон чисел Фруда по водоизмещению Рпу от 3.5 до 5. Верхняя граница этого диапазона (Гпу = 5) выбирается такой, чтобы соответствовать скоростям и водоизмещениям наиболее скоростных современных и перспективных патрульных судов (скорость 50 - 60 узлов, водоизмещение 15 -100 т).

В диссертационной работе, как уже отмечалось, приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований.

Главная цель теоретических исследований состояла в получении расчетных данных об особенностях поперечной профилировки днища в кормовой части корпуса судна. В частности, намечалось получить такие данные применительно к широкому диапазону удлинений корпуса и чисел Фруда.

К числу теоретических задач относится задача об обтекании глиссирующего судна с каверной, у которого участок днища перед реданом имеет достаточно общую форму, содержащую в себе, как частный случай, ранее обследовавшуюся цилиндрическую форму. Сюда также относятся результаты исследований (на базе программы для ЭВМ, реализующей решение названной выше задачи) вопроса о границах применимости метода выбора эффективной профилировки днища, основывающегося на замене участка днища перед реданом участком цилиндрической формы. Кроме того, к рассмотренным в работе теоретическим вопросам, играющим важную роль при практическом проведении расчетов на ЭВМ, относится проблема выработки рекомендаций по допустимым значениям специальных параметров, содержащихся в применяющейся схеме течения.

Помимо вопроса о специальной профилировке днища глиссирующего судна, обеспечивающей значительное снижение его гидродинамического сопротивления, в диссертационной работе попутно рассмотрен вопрос о выборе геометрии днища вблизи обтекания водозаборника водометного движителя, обеспечивающей нормальные условия работы водомета. Теоретическое рассмотрение данного вопроса стало возможным благодаря использованию ЭВМ типа VAX. Заметим, что необходимое изменение самой программы было достаточно простым делом. Данный раздел включен в теоретическую часть диссертации, поскольку он тесно с ней связан с рассмотренными в ней вопросами. Результаты этих исследований использовались автором диссертации при проведении работ по обеспечению проектирования катера "Мустанг-1", причем названные работы включали частичную экспериментальную проверку.

Основная цель экспериментальных исследований состояла в получении фактических данных об эффективной профилировке днища глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище с упомянутыми расчетными значениями числа Фруда.

Обращаясь к экспериментам, следует упомянуть результаты исследований по промеру ординат каверны на модели глиссирующего судна, движущегося с высоким числом Фруда (Fnv = 4.4), а также результаты других тесно связанных с этими исследований, которые имели целью определение влияния формы скегов и участков кормовых шпангоутов вблизи них на характеристики течения. Отметим, что названная работа позволила дополнить имеющиеся теоретические сведения о параметрах каверны для средней части, удаленной от скегов, (в которой теория в силу принятых в ней допущений по существу только и работает) информацией, относящейся к области, близкой к скегам. Эта информация представляет большой интерес для рационального выбора параметров скегов и профиля днища в кормовой оконечности.

Результаты исследований по выбору специальной профилировки днища, содержащиеся в диссертации, были использованы автором при отработке специальных обводов днища катера с каверной "Муфлон" и модели катера, спроектированного НПП "Новик". Расчетные числа Фруда по водоизмещению этих катеров примерно равняются пяти. Отметим, что катер "Муфлон" успешно прошел натурные испытания, результаты которых подтвердили предсказанные его характеристики.

Диссертационная работа состоит из введения, двух глав и заключения. В первой главе, включающей шесть параграфов, приведены результаты теоретических исследований. В первом параграфе дана постановка задачи об отыскании профилировки днища, обеспечивающей создание на нем искусственной каверны большой площади в плане с достаточно высоким избыточном давлением в ней, включающая схематизацию течения. Необходимые пояснения о влиянии названных параметров каверны на гидродинамические характеристики корпуса, в частности, на его сопротивление, также приведены в первом параграфе. Там же описан численный метод решения соответствующей гидромеханической задачи, предусматривающий замену интегральных уравнений задачи системой линейных алгебраических уравнений, т.е. в первом параграфе для придания целостности изложению приведено то, что уже было сделано до начала работы автора А.А.Бутузовым.

Заключение.

Основным результатом работы является получение положительного ответа на вопрос о возможности создания эффективных искусственных каверн на днище глиссирующих судов, скорости хода которых соответствуют числам Фруда по водоизмещению Рпу, превышающим 4, а также получение экспериментальных данных о гидродинамических характеристиках глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище, расчетные скорости хода которых соответствуют значениям Гп7, лежащим в пределах от 3.5 до 5.5. В результате выполненных исследований получены данные о геометрии днища, обеспечивающей весьма существенный выигрыш сопротивления (примерно 15 -30%) по сравнению с такими же судами, не имеющими каверн и реданов на днище. Необходимые для подачи газа в каверну затраты мощности не превышали 1.5% буксировочной мощности. Эти результаты получены применительно к моделям, безразмерные параметры которых были близки к соответствующим параметрам глиссирующих катеров с искусственными кавернами на днище, форма которой наиболее часто встречается на практике.

При выполнении названных исследований были решены теоретические задачи и выполнены эксперименты, имеющие целью изучение физических особенностей рассматриваемого кавитационного течения.

Получены следующие теоретические результаты.

Усовершенствована расчетная схема решения пространственной . линеаризированной задачи об обтекании глиссирующего тела потоком невязкой несжимаемой весомой жидкости. Это позволяет решать названную задачу применительно к достаточно общей форме участка смоченной поверхности глиссирующего тела перед реданом. Выполнены расчеты, результаты которых позволили определить границы применимости допущения о замене названного участка на цилиндрический.

Для полностью цилиндрического участка смоченной поверхности глиссирующего тела перед реданом определены границы применимости упрощающего расчеты допущения об использовании значения отношения углов внешней килеватости на редане к углу атаки, заметно меньших прогнозируемого значения.

Получены результаты численных исследований, позволяющие сформулировать условия применения обоих отмеченных выше допущений одновременно, что заметно сокращает трудоемкость подготовки соответствующего эксперимента и позволяет использовать ПЭВМ для выполнения расчетов. Внесены изменения в соответствующие программы для ЭВМ.

Для выполнения расчетов, проведенных для получения отмеченных выше результатов, были предварительно определены значения параметров расчетной схемы. Соответствующие расчетные исследования выполнены и • их результаты используются при назначении параметров расчетной схемы при всех расчетах, относящихся к данной работе.

Выполнены систематические расчеты влияния удлинения корпуса и числа Фруда по максимальной ширине по скуле на основные параметры профилировки днища глиссирующих судов с эффективными искусственными кавернами.

Сформулирована и решена теоретическая задача, в которой имеется возможность учета обтекателя водозаборника водомета в районе замыкания каверны. Результаты, полученные на основании решения этой задачи, позволили обосновать целесообразность проведения упрощенного (без имитации работы водомета) первоначального эксперимента при отработке формы обтекателя, исключающего попадание газа из каверны в водомет.

Выполнено экспериментальное определение ординат точек поверхности каверны на модели при значении числа Фруда по водоизмещению, равном 4.4. Полученные в ходе названных исследований результаты и их сравнение с соответствующими расчетными данными позволили сделать вывод о возможности использования расчетных данных о форме поверхности каверны при проектировании глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище.

Выполнены эксперименты, имеющие целью получение фактических данных о геометрии днища глиссирующих судов, обеспечивающих создание на нем эффективной искусственной каверны, включая определение влияния на эффективность каверны геометрии скегов и участков кормовых шпангоутов вблизи них применительно к значениям чисел Фруда по водоизмещению от 3.5 до 5. Полученные результаты позволили сократить объем эксперимента, выполняемого при обеспечении проектирования глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище. Экспериментально доказана возможность получения высокой эффективности каверны при достаточно простой форме участка днища в районе замыкания каверны. Успешно прошедший натурные испытания катер с искусственной каверной на днище «Муфлон» имел упрощенную по сравнению с используемой ранее форму участка днища в районе замыкания каверны.

Выполнена экспериментальная отработка формы обтекателя водозаборника водомета глиссирующего катера «Мустанг - 1» с искусственной каверной на днище. Исходный вариант обтекателя был назначен на основании результатов теоретических исследований, выполненных в ходе настоящей работы. Буксировочные испытания модели без имитации работы водомета показали, что сопротивление обтекателя весьма незначительное. К настоящему времени катер «Мустанг - 1» построен и испытан. О случаях попадания газа из каверны в водомет автору неизвестно.

Выполнены исследования влияния расхода подаваемого в искусственную каверну газа на ее эффективность. Как и ожидалось, полученные результаты позволяют считать это влияние незначительным. Результаты этих исследований подтвердили целесообразность использования применяемого в теории допущения об отсутствии влияния уноса газа из каверны на ее характеристики.

Экспериментально подтверждена целесообразность использования при теоретических исследованиях предположения о том, что эффективная днищевая искусственная каверна должна иметь по возможности максимальную площадь в плане при достаточно высоком избыточном давлении в ней применительно к значениям чисел Фруда по водоизмещению от 3.5 до 5.5.

Сделан вывод о незначительном различии полученных теоретически и экспериментально форм и возвышений над ОП днищевых ветвей кормовых шпангоутов, обеспечивающих высокую эффективность искусственной каверны. Этот результат позволяет на ранних стадиях проектирования глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище использовать расчетные данные вместо экспериментальных, получение которых весьма трудоемко.

Полученные в работе результаты использованы при проектных проработках следующих быстроходных глиссирующих судов с искусственными кавернами на днище:

- катера проекта 18610 «Муфлон», (ЦКБ «Редан»);

- катера проекта 14083 «Мустанг -1» (АО «Редан»);

- скоростного катера (НПП «Новик»);

- катера проекта 18629 «Мустанг - 99» (КБ «Редан»).

1. Александров K.B. Результаты исследований кавитационных течений, создаваемых на бесконечной пластине клиновидным насадком конечного размаха. Сб. НТО Судпрома, 1971, вап. 168.

2. Басин A.M., Бутузов A.A., Иванов А.Н. и др. Результаты исследования ходкости судов при наличии поддува воздуха под днище с целью снижения сопротивления. Судостроение, № 1, 1968.

3. Басин A.M., Бутузов A.A., Иванов А.Н., Оленин Ю.Л., Петров В.И., Потапов О.Ф., Ратнер Е.Р., Старобинский В.Б., Эллер А.О. Судно на воздушной подушке. Патент США № 3659542, выдан 2 мая 1972 г.

4. Басин A.M., Бутузов A.A., Иванов А.Н., Оленин Ю.Л., Петров В.И., Потапов О.Ф., Ратнер Е.Р., Старобинский В.Б., Эллер А.О. Устройство для уменьшения сопротивления трения судов. Патент ФРГ № 1949841, выдан 27 сентября 1973 г.

5. Бутузов A.A. Результаты эксперимента по созданию искусственных каверн на моделях судна с плоским днищем. Труды ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, вып. 218, 1965.

6. Бутузов A.A. О предельных параметрах искусственной каверны, образуемой на нижней поверхности горизонтальной стенки. Известия АН СССР, Механика жидкости и газа № 2, 1966.

7. Бутузов A.A. Об искусственном кавитационном течении за тонким клином, помещенным на нижнюю поверхность горизонтальной стенки. Известия АН СССР, Механика жидкости и газа № 2, 1967.

8. Бутузов A.A. Теоретический анализ отрывной кавитации, создаваемой на глиссирующей поверхности. Сборник НТО СП, вып. 88,1967.

9. Бутузов A.A., Пакусина Т.В. Расчет обтекания глиссирующей поверхности с искусственной каверной. Труды ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова., вып. 258,1970.

10. Бутузов A.A. Устройство для создания воздушной смазки на поверхности плоского днища судна БИ и О, 1970, № 36, а.с. № 288576.

11. Бутузов A.A. Кавитационное течение весомой жидкости и задача снижения гидродинамического сопротивления судов. ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова Диссертация на соискание ученой степени д.т.н., 1975.

12. Бутузов A.A. Применение модели отрывного кавитационного течения к решению волновой задачи об обтекании тонкого по осадке судна. Сборник НТО им. акад. А.Н.Крылова., 1980.

13. Бутузов A.A., Васин А.Н., Дроздов А.Л., Иванов А.Н., Калюжный В.Г., Матвеев Н.И., Рузанов В.Е. Натурные испытания макета катера с воздушной каверной. Вопросы судостроения, серия "Проектирования судов", вып. 28, 1981.

14. Бутузов A.A. Применение искусственных каверн для снижения гидродинамического сопротивления глиссирующего судна. Вопросы судостроения, серия "Проектирования судов", вып. 28, 1981.

15. Бутузов A.A. Пространственные линеаризованные задачи об обтекании днища судна с искусственной кавитацией. Судостроительная промышленность, серия "Проектирование судов", вып. 8, 1988.

16. Бутузов A.A., Пустошный A.B., Сверчков A.B., Чалов С.А. Быстроходные суда на воздушной каверне. Тезисы докладов научно технической конференции «Крыловские чтения 1999 г.», «Судостроение», 1999 г.

17. Бутузов A.A., Сверчков A.B., Чалов С.А. Быстроходное судно с газовыми кавернами и водометными движителями. Патент РФ № 2139807, приоритет от 14.07.98.

18. Вьюгов В.В., Горбачев Ю.Н. Исследования управляемости толкаемого состава с воздушной прослойкой на днище баржи. Гидромеханические и технико-экономические качества судов речного флота и смешанного плавания. Л., 1987.

19. Горбачев Ю.Н. Буксировочные испытания модели речного судна с воздушной прослойкой на днище. Гидромеханические и технико-экономические качества судов речного флота и смешанного плавания. Л., 1987.

20. Горбачев Ю.Н., Старобинский В.Б. Влияние мелководья на характеристики каверн с волновым профилем. Крыловские чтения, 1989, Тезисы доклада Всесоюзной научно-технической конференции. JL, 1987.

21. Горбачев Ю.Н. Экспериментальное исследование ходкости судов с воздушной прослойкой на днище. Отраслевая научно-техническая конференция по теории корабля. Сб. докладов, ч.Н ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова. Л., 1991.

22. Горбачев Ю.Н. Разработка теоретических основ и практических методов проектирования речных грузовых судов с воздушной прослойкой на днище. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. ЦКБ НПО "Судостроение". 1991.

23. Загорулько Л.К. Скоростные десантно высадочные суда с днищевой воздушной каверной. Военно - технический альманах «Тайфун», 2,1998.

24. T.B.Jbragimiva, Mavlyudov М.А., Roussrtsky A.A. Basic Principles of propulsor efficiency comparisons. (Основные принципы сопоставления эффективности движителей). Труды конференции Fast'95 (1995). Гамбург.

25. Иванов А.Н., Бутузов A.A., Оленин Ю.Л. Вопросы кавитации в задачах снижения гидродинамического сопротивления судов. В кн. Проблемы прикладной гидродинамики судна. Л., Судостроение, 1975.

26. Калюжный В.Г. Исследования по выбору обводов глиссирующих судов с воздушной каверной. Вопросы судостроения, серия "Проектирования судов", вып. 28, 1981.

27. Мавлюдов, А.А.Русецкий, Садовников Ю.М.Аншер Э.А. Движители быстроходных судов (2 изд перераб. и дополнен. Судостроение 1982.)

28. Новиков И.Д., Бутузов A.A. Калюжный В.Г., Иванов А.Н., Борогин А.Р., Мядзюта A.A., Семенов Б.С., Каменчук Л.В. Быстроходное судно с водометным движителем. Авторское свидетельство № 1081935. Приоритет от 2.08.1982.

29. Потапов О.Ф. Исследование посадки, остойчивости и качки судов смешанного плавания, оборудованных скуловыми килями и системой воздушной смазки. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., ЛИВТ, 1968.

30. Потапов О.Ф. Влияние килевой качки и дифферента на параметры искусственной каверны. Труды ЛИВТ, сб. Статей молодых научных работников, часть VII, 1971.

31. Сверчков A.B. Поиск профилировки днища водоизмещающего судна с системой искусственных каверн. Судостроительная промышленность, серия "Проектирование судов", вып. 8,1988.

32. Сверчков A.B. Выбор обводов днища скоростного мелкосидящего судна с воздушной каверной. Судостроительная промышленность, серия "Проектирование судов", вып. 16, 1990.

33. Сверчков A.B. Применение воздушных каверн для снижения гидродинамического сопротивления быстроходных водоизмещающих судов. Сборник тезисов докладов конференции "XXXV Крыловские чтения 1991г.".

34. Сверчков A.B. Применение искусственных каверн для снижения гидродинамического сопротивления быстроходных судов. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова. JL, 1995.

35. Сверчков A.B. Применение искусственных каверн для снижения гидродинамического сопротивления быстроходных катамаранов. Сборник тезисов докладов конференции "Крыловские чтения", 1995.

36. Сверчков A.B. Использование искусственных каверн на скоростных катамаранах. Труды ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова., вып. 2(286), 1996.

37. Старобинский В.Б. К вопросу о снижении сопротивления трения судов в условиях мелководья путем создания на днище системы искусственных каверн. Сборник докладов на XV научно-технической конференции по теории корабля, вып. 64, 1965.

38. Старобинский В.Б. Исследования эффективности применения воздушных прослоек для снижения гидродинамического сопротивления судов. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., ЛИВТ, 1968.

39. Старобинский В.Б., Потапов О.Ф. Оценка остойчивости судов, оборудованных системой воздушной смазки. Труды ЛИВТ, вып. 113, 1968.

40. Чалов С.А. Влияние общего веса на сопротивление корпусов глиссирующих катеров с воздушной каверной. В сб. «Судостроительная промышленность», серия «Проектирование судов», вып. 16, 1990.

41. Sottorf W. Versuche mit Gleitflachen III. Teil Z.Werft, Reederei, Hafen, 1933,II,H.4.

42. Исследования по отработке обводов катера в размерениях, близких к размерениям катера проекта 14100, в варианте с воздушной каверной. Технический отчет ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, вып. 30979,1985.

43. Экспериментальная отработка обводов кормовой оконечности катера пр. 14083 с каверной, содержащей в себе обтекатель водозаборника водомета. Технический отчет ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, вып. 36095,1994.1. ТАБЛИЦЫ

44. Размерные характеристики моделей.1. D Xg* Lmax Вшах Всшахкг м м м м

45. Модель I 100 80 0.89 1 2.58 0.624 0.56

46. Модель II 65 0.857 0.79 2.34 0.583 0.506

47. Модель III 100 80 0.833 0.729 2.17 0.624 0.56