Исследование управляемости высокоскоростного катамарана с подводными крыльями

Хазова, Виктория Ивановна

Теория корабля и строительная механика

автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.01, диссертация на тему:Исследование управляемости высокоскоростного катамарана с подводными крыльями

кандидата технических наук: Хазова, Виктория Ивановна
город: Нижний Новгород
год: 2012
специальность ВАК РФ: 05.08.01

Диссертация по кораблестроению на тему «Исследование управляемости высокоскоростного катамарана с подводными крыльями»

Автореферат диссертации по теме "Исследование управляемости высокоскоростного катамарана с подводными крыльями"

На правах рукописи

ХАЗОВА ВИКТОРИЯ ИВАНОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМОСТИ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО КАТАМАРАНА С ПОДВОДНЫМИ КРЫЛЬЯМИ

Специальность 05.08.01 — Теория корабля и строительная механика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

с ЛЕН 2012

Нижний Новгород -2012

005056354

Работа выполнена в ФБГОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Панов Алексей Юрьевич

Официальные оппоненты: Панченков Анатолий Николаевич,

доктор технических наук, профессор ФБГОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», профессор

Чебан Егор Юрьевич кандидат технических наук ФБОУ ВПО «Волжская государственная академия водного транспорта», доцент

Ведущая организация: ОАО «Конструкторское бюро

по проектированию судов «Вымпел»

Защита состоится 19 декабря 2012 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.165.08 при ФБГОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. P.E. Алексеева» по адресу: 603950, Н. Новгород, ул. Минина, 24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФБГОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. P.E. Алексеева».

Автореферат разослан « » ноября 2012 ]

Ученый секретарь // J

диссертационного совета Д 212.165.08 Е.М. Грамузов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Во второй половине XX века с развитием пассажирских и грузовых перевозок стали применяться такие способы транспортировки, которые, используя преимущества различных видов транспорта, позволяют рационально и в сжатые сроки доставить пассажиров или груз к месту назначения. Разновидностью таких перевозок стали, например, высокоскоростные паромные перевозки, сочетающие перевозку автомобильным транспортом с перевозкой морем. В частности, в современных условиях высокоскоростные суда катамаранного типа применяются для перевозки пассажиров с собственными автомобилями, а также экскурсионных автобусов, которые размещаются в грузовых отсеках катамаранов. В этом случае в наибольшей степени проявляется конструктивная особенность катамаранов, имеющих большие грузовые объемы при больших отношениях длины корпусов Ь к их ширине В, обеспечивающих хорошие ходовые и мореходные качества таких судов.

В наибольшей степени для высокоскоростных паромных перевозок пригодны катамараны гибридного типа, имеющие дополнительные устройства в виде подводных крыльев для создания гидродинамической подъемной силы и успокоения качки за счет устройств активного типа, например, закрылков, установленных на подводных крыльях. Кроме этого повышению ходкости способствуют характерные обводы корпусов катамарана, обеспечивающие глиссирование и прорезание морской волны. Применение подводных крыльев позволяет также создать дополнительный соединительный мост между корпусами, повышающий прочность таких судов. Таким образом, применение катамаранной формы корпуса обеспечивает повышенную ходкость при достижении эксплуатационной скорости за счет уменьшения волнового сопротивления; повышенную остойчивость, большую, чем у аналогичного однокорпусного судна, а также увеличенную площадь палуб для салонов пассажиров и платформ для размещения автотранспорта, а применение подводных крыльев позволяет увеличить гидродинамическое качество судов этого типа.

Начало созданию катамаранных судов в нашей стране положили работы профессора М. Я. Алферьева в области теории, проектирования и конструкции судов, которые были обобщены в его монографии «Транспортные катамараны внутреннего плавания». Важным вкладом явились работы В. А. Дубровского, в частности монография «Многокорпусные суда», где впервые были систематизированы материалы по гидростатике и гидродинамике многокорпусных судов.

Ходовые качества судов этого типа изначально определялись путем проведения буксировочных испытаний их моделей. Такие исследования ходовых качеств катамаранных судов проводились А. Г. Ляховицким, В. А. Дубровским, Э. А. Афрамеевым, другими исследователями. Определению гидродинамических характеристик катамарана применительно к задачам его управляемости посвящены работы Ю. М. Мастушкина, А. В. Васильева, А. Б. Ваганова.

Переход к глиссирующим катамаранам связан со стремлением повысить скорость перевозок, в первую очередь пассажирских. Первым примером отечественных глиссирующих катамаранов стал глиссер «Экспресс», разработанный В. А. Гартвигом в 1934 году для пассажирских перевозок на линии Сочи - Сухуми. Исследованиям в области гидродинамики глиссирующих катамаранов посвящены работы А. М. Басина, А. Г. Ляховицкого, Ю. Ф. Орлова, В. П. Соколова, А.С.Павленко, С. Б. Соловья, С. Г. Ермолаева, Э. А. Афрамеева, Л. А. Тедера,

Я. С. Рабиновича.

Катамараны гибридного типа, в том числе с подводными крыльями, получили развитие сравнительно недавно. Среди отечественных исследователей этой проблемой активно занимаются Э. А. Афрамеев, Э. Л. Амромин, Б. М. Сахновский и Э. Б. Сахновский. За рубежом первые патенты на катамаранные суда с подводными крыльями были получены W. H. Amster, V. Bush, P. A. Scherer. Экспериментальному изучению катамаранов с подводными крыльями посвящены работы профессора К. G. W. Hoppe.

В настоящее время проблема исследования гидродинамических и динамических качеств катамаранов гибридного типа изучена недостаточно и исследований, посвященных этой теме, практически не имеется. В то же время эти вопросы достаточно подробно исследованы для судов на подводных крыльях (СПК).

Теоретическую основу гидродинамического расчета подводных крыльев составили работы H. Е. Жуковского, С. А. Чаплыгина по теории крыла и их развитее в трудах М. В. Келдыша, М. А. Лаврентьева, H. Е. Кочина. Разработке асимптотических методов гидродинамического расчета подводных крыльев посвящены работы К. В. Рождественского, А. Н. Панченкова. Методы расчета гидродинамических характеристик подводных крыльев системы «тандем» были разработаны В. Т. Соколовым, А. Б. Лукашевичем. Методы расчета гидродинамических характеристик изолированных подводных крыльев сложной геометрии разработаны Г. В. Соболевым, А. Г. Красницким, Э. А. Коновым, В. В. Волковым.

Для высокоскоростных судов катамаранного типа характерно применение в качестве движителей кавитирующих гребных винтов. Практические методы гидродинамического расчета таких движителей разработали Ю. М. Садовников, сотрудники Болгарского института гидродинамики судна P. G. Kozhukharov Z. Z. ZIatev, V. H. Hadjimikhalew.

На основании изложенного можно определить, что исследование гидродинамических качеств катамаранов с подводными крыльями является актуальным, а сами эти суда представляют собой перспективный тип судов для высокоскоростных пассажирских паромных перевозок.

Целью работы является создание методов расчета управляемости высокоскоростного катамарана с подводными крыльями на основе математической модели пространственного движения судов этого типа.

Объектом исследования диссертационной работы являются катамараны с подводными крыльями, использующиеся в качестве судов-паромов для выполнения высокоскоростных пассажирских перевозок.

Задачи исследования. В диссертационной работе рассматриваются следующие основные задачи:

- создание математической модели динамики высокоскоростного катамарана с подводными крыльями;

- выбор рационального значения относительного клиренса высокоскоростного катамарана с подводными крыльями;

- определение гидродинамических характеристик несущих поверхностей высокоскоростного катамарана с подводными крыльями на тихой воде путем проведения модельных испытаний;

- исследование ходовых характеристик высокоскоростного катамарана с подводными крыльями на различных скоростях движения с определением его посадки;

- исследование управляемости высокоскоростного катамарана с подводными крыльями при различных уЛтх перекладки руля с определением кинематических параметров движения и построением диаграммы управляемости.

Методы исследования. В диссертационной работе используются методы математического моделирования на основе дифференциальных уравнений движения высокоскоростного катамарана с подводными крыльями с шестью степенями свободы, численные методы интегрирования систем нелинейных дифференциальных уравнений, методы теории корабля для определения гидродинамических характеристик подводных крыльев, средств управления и движителей.

Научная новизна. Исследование ходовых и маневренных качеств высокоскоростного катамарана с подводными крыльями потребовало выполнения ряда теоретических исследований и практических расчетов. В частности, автором диссертационной работы впервые выполнено:

- разработана система дифференциальных уравнений пространственного движения высокоскоростного катамарана с подводными крыльями;

- выполнен анализ методов определения гидродинамических характеристик, определены присоединенные массы жидкости для корпусов катамарана и несущих поверхностей, гидродинамические характеристики судовых рулей и кавитирующих гребных винтов;

- выполнены модельные испытания высокоскоростного катамарана с подводными крыльями с целью определения гидродинамических характеристик его элементов на тихой воде и исследования ходовых характеристик в условиях свободного всплытия модели;

- выполнен расчет характерных маневров высокоскоростного катамарана с подводными крыльями на циркуляции при движении в пространстве и горизонтальной плоскости, а также расчет его возмущенного движения в горизонтальной плоскости.

Практическая ценность работы заключается в создании методов и алгоритмов, позволяющих:

- на основе математической модели динамики высокоскоростного катамарана с подводными крыльями выполнять расчеты его управляемости на циркуляции на тихой воде;

- выполнять численные расчеты возмущенного движения высокоскоростного катамарана с подводными крыльями в горизонтальной плоскости на тихой воде.

На защиту выносятся следующие основные положения, разработанные автором:

- математическая модель динамики высокоскоростных катамаранов с подводными крыльями;

- метод расчета управляемости высокоскоростного катамарана с подводными крыльями при выполнении им маневров циркуляции в пространстве и горизонтальной плоскости;

- метод расчета возмущенного движения высокоскоростного катамарана с

подводными крыльями при движении в горизонтальной плоскости на тихой

воде.

Достоверность результатов, полученных в работе, и их обоснованность подтверждены данными испытаний модели высокоскоростного катамарана с подводными крыльями в опытовом бассейне Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева, а также сопоставлением с данными исследований отечественных и зарубежных ученых.

Реализация работы.

Разработанные в диссертационной работе модели и методы нашли применение при выполнении проектно-конструкторских работ ОАО «Конструкторское бюро по проектированию судов «Вымпел», в учебном процессе кафедры «Теоретическая и прикладная механика» ФБГОУ ВПО НГТУ им. P.E. Алексеева при преподавании дисциплины «Основы проектирования и эксплуатации технических систем в промышленности и на транспорте», а также при выполнении госбюджетной темы Министерства образования и науки РФ по заказ-наряду №1.427.03 в 2007-2009 г.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались:

- на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии в кораблестроительном и авиационном образовании, науке и производстве», г. Н.Новгород, 2009 г.;

- на молодежных научно-технических конференциях «Будущее технической науки» в Нижегородском государственном техническом университете им. Р. Е. Алексеева, г. Н.Новгород, 2009 и 2011 г.;

Публикации. По результатам исследований, представленных в диссертационной работе, опубликовано 6 научных работ, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и рисунков. Она содержит 150 страниц машинописного текста, 3 таблицы, 103 рисунка, библиографию из 207 наименований, в том числе 17 на иностранных языках.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена общая характеристика работы, проводится анализ актуальности исследования, формулируется цель работы, раскрывается научная новизна и практическая значимость полученных результатов, даются сведения об их апробации.

Проводится анализ конструктивных особенностей катамаранных судов гибридного типа, использующихся для паромных перевозок; выполняется обзор исследований в области ходкости как традиционных катамаранных судов, так и катамаранов с подводными крыльями, движущихся в водоизмещающем и переходном режимах движения, выполненных в ходе эксперимента с их моделями, а также в

области управляемости катамаранов и повышения их ходовых качеств, в частности определения величины горизонтального клиренса и посадки катамарана. Кроме того проведен обзор работ в области исследования гидродинамики конструктивных элементов катамаранов гибридного типа отдельно с учетом их взаимодействия, в частности влияния на гидродинамику катамаранного судна формы крыльев и корпусов, а также используемых средств управления и движителей.

В первой главе формируется математическая модель динамики высокоскоростного катамарана с подводными крыльями.

Движение высокоскоростного катамарана с подводными крыльями в пространстве описывается системой дифференциальных уравнений (1).

Входящие в правые части уравнений силы и моменты определяются в системе координат, связанной с судном.

(мс + + +(МС +ХпК<оу-(Мс+Х22уу со, (Мс+Х22)^ + ^Уу+(Мс+ХиУхтг-{К+^з =Г,

(К+^^+^-УМК+ъ-п У,о, ~(мс+хиухсоу = г,

к у + +я-<4 -^ббК®,+(*.„-КУЛ =му,

(Л + + + (Л - Л + - ^44К", + (^22 - \, УУу = Мг.

(1),

, \ т X = соБу + ХШ сова, +ХЖ созан)созф- ^Лру с°3 у соэ ф

- (Ук соэ+ Унк соэан + соеак )зт ф + ]ГР№] сое \\> вт ф +

+ х рш сое а, соб ф - (гш Бтан + г„ $¡11 ак )соз 0; /=1

¥ = +хик +Аги()зтфсоз0-(1; +7НК + Г^соэфсоБВ - зтфсозв +

/=1

т т

+ фсобО + у соэфсоБб + (2Н1( сова,, + гкк сова .^тв;

М 7=1

_ . . „ . ч (Укзту+ Х.К 8та„

¿=-(Акзни|/ + Хнкзтан +Х|скзтак)созф- н этф-

^+Укк8так )

л1 т

~ X ры ят а, соб9 + (гнк cosaн+Zшcosa„)cosQ-YlPIpJsmцlcos(p-

/=1

7=1

мх = Y.PxpJI,sm<pcosQ-Y¡P}VjlícosycosB + '£Mtx in9COs6 +

У=1 >1 ы

+ (ПЛ, +П.^)созфсо5в-(ХЯ1(/нг + ) sin ф cose + + Л/„„ +Мт +

+ M?;

МУ = cosQ^HTC0S«H sinaj-z^ cosG^cosa,, + sinaj-

m m

-T.pxpj¡z eos y eos Ф + eos ч/втф - совф^ cosaH + /„ sin aH) -

M j-1

- соБф^ cosa^ - sin ar) + eos ф(/г cos a, -/xsina,)-

i=i

-7HK sh^cosa,,/^ + sinaH/lK)-yia[sii^(cos(x1[/ia -sinar/„)+X^ry ;

7=1

Переход от связанной системы к земной осуществляется с помощью уравнений связи (2).

CDj =9 + <psini|/ ш^, =i¡/cos0-<pcosv|/sin0 <оГ = <pcosn/cos0 + vj/sin8 dx„

■ = Vx cos фсоэф - Кг(зт\|/созфсоз9-5тфзт9)+

+ ^,(sinVJ/ СО5фБ1П0 + БШфСОзО) dy

= — Vx cos у sin ф + Vy (cos ф соз9-8тфБтфзт9)+

+ ^ (cos фвт 0 + sinij/ sin ф cos 0) dz

= Vx sinvj/ - Vy sin0cosv|/ + Vz cos ф cos 0

(2)

Система уравнений (1) и кинематические уравнения (2) полностью определяют пространственное движение судна как в связанной системе координат (1), так и в земной системе отсчета (1) и (2). В качестве частных случаев движения высокоскоростного катамарана получены системы дифференциальных уравнений движения катамарана в водоизмещающем, эксплуатационном режимах и при выходе на крылья.

Во второй главе рассматриваются методики определения сил и моментов, действующих на высокоскоростной катамаран при его движении.

Задаче определения гидродинамических характеристик корпусов катамарана посвящены работы В. А. Дубровского, Ю. М. Мастушкина, А. Б. Ваганова. В частности, профессором Ю. М. Мастушкиным была предложена методика определения гидродинамических характеристик катамарана по известным характеристикам изолированного корпуса. Теоретическая задача о движении катамарана рассмотрена в работах Ю. Ф. Орлова. Гидродинамические силы, действующие на подводные крылья, определялись по методикам И. Т. Егорова, А. Н. Панченкова. Взаимодействие носового и кормового подводных крыльев системы «тандем» учитывалось по методу В. Т. Соколова. Расчет сил, действующих на средства управления, производился по рекомендациям Г. В. Соболева.

Методика определения присоединенных масс и присоединенных моментов инерции катамаранов базировалась на формулах, полученных для изолированных корпусов и поправок к ним вследствие взаимного влияния корпусов. Для определения присоединенных масс и присоединенных моментов инерции были использованы зависимости, предложенные профессором М.Я. Алферьевым. Присоединенные массы изолированного корпуса определялись по зависимостям М. Д. Хаскинда с учетом поправок Льюиса.

По результатам расчета присоединенных масс были построены их зависимости от координаты центра масс катамарана (рис. 1-3).

Рис. 3. Зависимость присоединенного момента инерции >чмк от координаты центра масс Zí,, м

В третьей главе рассматриваются результаты экспериментальных исследований гидродинамики традиционных катамаранных судов, а также катамаранов с подводными крыльями, проведенные отечественными и зарубежными исследователями. Целью этих исследований было сопоставление ходовых качеств судов катамаранного типа и однокорпусных судов, а также определение влияния на гидродинамические характеристики катамарана таких параметров, как форма обводов, удлинение корпусов, положение центра масс и клиренс. Такие исследования проводились В. А. Дубровским, В. П. Соколовым, А. С. Павленко, С. Б. Соловьем и другими. Изучению влияния параметров крыльевых систем на сопротивление высокоскоростных катамаранов посвящены работы Э. Б. Сахновского.

Приводятся результаты испытаний модели катамарана и высокоскоростного катамарана с подводными крыльями, выполненные в опытовом бассейне Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева. В качестве прототипа по корпусу для модели было выбрано судно катамаранного типа

«Linda Exspress», построенное «Морским заводом «Алмаз» по заказу компании «Linda Lines Express» для обслуживания линии Таллинн-Хельсинки (рис. 4).

Рис. 4. Высокоскоростной катамаран «Linda Exspress» Катамаран оснащен Т-образным крыльевым устройством с глубокси погруженными управляемыми разрезными крыльями, установленными в носовой оконечности корпусов катамарана (рис. 5).

Рис. 5. Компоновка крыльевого устройства

Для модели, подготовленной для испытаний в опытовом бассейне, носовые крылья, установленные на каждом корпусе, были заменены на одно носовое и одно кормовое подводные крылья, установленные между корпусами катамарана (рис. 6). Такой вариант крыльевого устройства позволяет уменьшить осадку и облегчить движения в узкостях и при выполнении швартовных операций (корпуса катамарана защищают крылья от повреждений).

Первоначально проводилось уточнение конструктивной схемы катамарана. В рамках этих испытаний определялась масса модели, положение центра масс по длине

катамарана, а также проводился выбор горизонтального клиренса Ь - отношения расстояния между корпусами к длине по действующую ватерлинию.

а 6

Рис. 6. Схема модели высокоскоростного катамарана: а - вид сверху, 6 - мидель

Для выбора значения клиренса проводились испытания модели без крыльев, в которых относительный клиренс изменялся в диапазоне 0 - 0,6. Окончательное значение пропорций межкорпусного тоннеля выбиралось по критерию минимального сопротивления. Для выбора положения центра масс по длине модели проводилась серия из пяти опытов, в которых относительную координату изменяли в пределах -0,3 - 0,15 (положительное смещение - в нос, отрицательное смещение - в корму). Анализ данных эксперимента показал, что целесообразно принять положение центра масс смещенным в корму от мидель-шпангоута.

После уточнения компоновки проводились буксировочные испытания модели катамарана и катамарана с подводными крыльями (рис. 7).

крыльев (БК)

Согласно приведенному графику, для чисел Фруда > 1 сопротивление катамарана превышает сопротивление катамарана с подводными крыльями.

В заключительной части эксперимента проводились позиционные испытания катамарана с подводными крыльями в установке свободного всплытия, в ходе которых определялись гидродинамические силы, действующие на корпуса катамарана, и его посадка. Модель закреплялась на буксировочной тележке с помощью пилона под заданным углом дрейфа к направлению ее движения и перемещалась вместе с ней с заданной скоростью. В процессе испытаний модели катамарана устанавливались следующие значения угла дрейфа: 0, 10°, 20°, 30° при скоростях буксировки от 0,5 до 2,5 м/с. Зависимости гидродинамических коэффициентов сил показаны на рисунках 8-10. Графики дифферента у и относительного всплытия для числа Фруда Ргу = 1,3 приведены на рисунках 11, 12.

Рис. 9. Зависимость гидродинамического коэффициента Су от угла дрейфа р

Рис. 10. Зависимость гидродинамического коэффициента Сга от угла дрейфа Р

Рис. 11. Зависимость А \(/ от времени для скорости К=9,78 м/с

(*>г= 1,3)

Рис. 12. Зависимость относительного всплытия от времени дли скорости V-9,78 м/с

(^■=1,3)

В четвертой главе приводятся результаты расчета управляемости высокоскоростного катамарана с подводными крыльями при движении на циркуляции в пространстве и в горизонтальной плоскости. Движение судна в пространстве исследовалось с целью определения влияния угла крена на кинематические параметры этого движения. Расчет управляемости катамарана с подводными крыльями был произведен для скоростей 3,0; 4,0 и 5,0 м/с при угле перекладки руля а=15°. При изучении пространственного движения было выявлено, что влияние угла крена незначительно, поэтому в качестве основной модели движения таких судов была принята модель движения в горизонтальной плоскости.

Движение судна в горизонтальной плоскости исследовалось на тихой воде для скоростей 3,0; 4,0 и 5,0 м/с при углах перекладки рулей 15, 20 и 25°. По полученным значениям угловой скорости со были определены радиусы циркуляции. Результаты расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты расчета управляемости высокоскоростного катамарана с

подводными крыльями

К0, м/с Куст, м/с Р, рад. со, с"' !>„, м

3,0 6 узлов] 15° 2,49 0,026 0,005 956

20° 2,48 0,035 0,007 720

25° 2,47 0,043 0,009 578

4,0 8 узлов] 15° 3,13 0,028 0,006 1036

20° 3,11 0,038 0,008 780

25° 3,1 0,048 0,01 626

5,0 [= 10 узлов] 15° 3,79 0,03 0,007 1096

20° 3,77 0,04 0,009 826

25° 3,76 0,05 0,011 664

В таблице У6 - номинальная скорость движения судна; Уу„ - скорость движения судна на циркуляции; р - угол дрейфа катамарана; Ц, - диаметр циркуляции.

Расчет показывает, что катамараны с подводными крыльями обладают удовлетворительной управляемостью и могут выполнять маневры циркуляции на скоростях движения до 10 узлов при больших значениях угла перекладки руля (в пределах 25°). Дальнейшая управляемость высокоскоростного катамарана с подводными крыльями обеспечивается углами перекладки руля меньшего значения.

В работе выполнено численное исследование движения катамарана с подводными крыльями на скоростях 3,0; 4,0; 5,0; 8,0 и 14,0 м/с при возмущении руля на 5° в течение 20 секунд. Полученные зависимости Ф = /(0 не имеют экстремумов (рис. 13). Это означает, что после прекращения возмущения рули катамарана перекладываются в исходное положение, но угол курса не приводится к первоначальному значению, что демонстрирует наличие у катамарана гидродинамического люфта, отмеченного для водоизмещающих судов профессором В. Г. Павленко. Для возвращения катамарана на исходный курс необходимо дополнительное симметричное возмущение в виде перекладки рулей на аналогичный угол той же продолжительности. С увеличением скорости катамарана при одинаковых возмущениях рулей отклонение от первоначального курса нарастает.

ф, рад

Рис. 13. Зависимость угла курса от времени при а=5° ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

По результатам диссертационной работы можно сделать следующие выводы.

1. Выполнено исследование области эффективного применения высокоскоростных катамаранов с подводными крыльями.

2. Разработана математическая модель движения высокоскоростного катамарана с подводными крыльями в пространстве и горизонтальной плоскости.

3. Выполнены модельные испытания высокоскоростного катамарана с подводными крыльями в опытовом бассейне НГТУ им. Р. Е. Алексеева с целью

уточнения его конструктивной схемы, посадки при различных режимах движения, а также гидродинамических характеристик.

4. Выполнен анализ методов определения гидродинамических характеристик корпусов катамаранного судна, определены гидродинамические характеристики подводных крыльев, средств управления и кавитирующих гребных винтов.

5. Определены присоединенные массы корпусов катамарана и подводных крыльев.

6. Выполнено исследование управляемости высокоскоростного катамарана с подводными крыльями при пространственном движении на циркуляции на тихой воде.

7. Выполнено исследование управляемости катамаранного судна с подводными 1фыльями при движении в горизонтальной плоскости на циркуляции на тихой воде.

8. Построена диаграмма управляемости высокоскоростного катамарана с подводными крыльями при движении на тихой воде.

9. Выполнено исследование возмущенного движения высокоскоростного катамарана с подводными крыльями.

Основные публикации по теме диссертации

Публикация в издании, рекомендованном ВАК

1. Хазова, Вик. И. Исследование управляемости высокоскоростных пассажирских катамаранов на подводных крыльях I Вик. И. Хазова // Транспортное дело России. - 2011. - №2. - С.58 - 61.

Публикации в сборниках научных трудов и материалах конференций

2. Хазова, Вик. И. Экспериментальное определение гидродинамических характеристик скоростного катамарана/ И. Д. Краснокутский, Вер. И. Хазова, Вик. И. Хазова // Современные технологии в кораблестроительном и авиационном образовании, науке и производстве: сб. докладов Всеросс. научно-техн. конф. - Н.Новгород, 17-20 ноября 2009. - Н. Новгород:НГТУ, 2009. -С.137-141.

3. Хазова, Вик. И. Определение мощности двигателей скоростного катамарана / Вер. И Хазова, Вик. И. Хазова // сб. докладов IX международн. молодежи, науч.-техн. конф. «Будущее технической науки». - Н. Новгород, 2009. - С. 226.

4. Хазова, Вик. И. Экспериментально-теоретическое исследование динамики высокоскоростных катамаранов / Вик. И. Хазова, А. Ю. Панов // Материалы Всероссийской научно-методической конференции «Информационные технологии в учебном процессе». - Н. Новгород, 4 фев. 2011 г. -Н.Новгород:НГТУ, 2011. - С.254-258.

5. Хазова, Вик. И. Исследование влияния присоединенных масс жидкости на динамику высокоскоростного судна катамаранного типа с подводными крыльями / Вик. И. Хазова // сб. докладов X международн. молодежи, науч.-техн. конф. «Будущее технической науки». - Н. Новгород, 13 мая 2011 г. -Н.Новгород:НГТУ, 2011. -С. 226-227.

6. Хазова, Вик. И. Численное исследование устойчивости движения на прямом курсе высокоскоростного катамарана с подводными крыльями / Вик. И. Хазова, Вер. И. Хазова, А., Ю. Панов // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева / НГТУ им. Р. Е. Алексеева. — Н. Новгород, 2011. - Т 78, № 4 (91). - С. 184-190.

Научное издание ХАЗОВА ВИКТОРИЯ ИВАНОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМОСТИ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО КАТАМАРАНА С ПОДВОДНЫМИ КРЫЛЬЯМИ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 13.11.2012. Формат 60 х 84 'Лв- Бумага офсетная. _Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 721._

Нижегородский государственный технический университет им. P.E. Алексеева. Типография НГТУ.603950, ГСП-41, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Хазова, Виктория Ивановна

ВВЕДЕНИЕ

0.1. Обоснование актуальности применения высокоскоростных 5 катамаранов с подводными крыльями

0.2. Обзор литературы по ходовым и маневренным качествам 9 высокоскоростных катамаранов с подводными крыльями

0.3. Содержание и основные особенности диссертационной 17 работы

ГЛАВА 1. Математическая модель динамики высокоскоростных 22 катамаранов с подводными крыльями

1.1 Схематизация задачи

1.2 Кинематические уравнения связи

1.3 Дифференциальные уравнения движения высокоскоростного 27 катамарана с подводными крыльями

1.4. Дифференциальные уравнения движения высокоскоростного 30 катамарана с подводными крыльями в водоизмещающем режиме

1.5. Дифференциальные уравнения движения высокоскоростного 31 катамарана с подводными крыльями в режиме выхода на крылья

1.6. Дифференциальные уравнения движения высокоскоростного 31 катамарана с подводными крыльями в режиме хода на крыльях

ГЛАВА 2. Определение гидродинамических сил, действующих на 33 высокоскоростной катамаран с подводными крыльями при его движении

2.1. Определение гидродинамических сил на корпусах 33 высокоскоростного катамарана

2.2 Определение гидродинамических сил, действующих на 41 крыльевое устройство

2.3. Определение гидродинамических сил, действующих на 45 средства управления

2.4. Определение гидродинамических сил, действующих на 50 кавитирующий гребной винт

2.5. Определение присоединенных масс высокоскоростных 51 катамаранов с подводными крыльями

2.6. Определение производных по времени присоединенных масс

2.7. Определение присоединенных масс подводных крыльев

ГЛАВА 3. Экспериментальное определение гидродинамических 61 характеристик высокоскоростного катамарана с подводными крыльями

3.1. Экспериментальные исследования высокоскоростных 61 катамаранов с подводными крыльями

3.2. Модельные испытания высокоскоростного катамарана с 80 подводными крыльями

3.3. Программа и результаты испытаний

ГЛАВА 4. Исследование управляемости высокоскоростного 110 катамарана с подводными крыльями

4.1. Исследование управляемости высокоскоростного катамарана 110 с подводными крыльями при движении в пространстве

4.2. Исследование управляемости высокоскоростного катамарана 118 с подводными крыльями при движении в горизонтальной плоскости Заключение 128 Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

0.1. Обоснование актуальности применения высокоскоростных катамаранов с подводными крыльями

Во второй половине XX века с развитием международных пассажирских и грузовых перевозок стали применяться такие способы транспортировки, которые, используя преимущества различных видов транспорта, позволяют рационально и в сжатые сроки доставить пассажиров или груз к месту назначения. Разновидностью таких перевозок стали, например, высокоскоростные паромные перевозки, сочетающие перевозку автомобильным или железнодорожным транспортом с перевозкой морем.

Подобные системы возникли в местах значительных и устойчивых пассажирских и грузовых потоков; высокая эффективность, связанная с сокращением сроков доставки, обусловила их широкое распространение во всем мире. Например, в Японии высокоскоростные паромные переправы используются для обеспечения международных связей с Россией, Южной Кореей, Тайванем, а также для перевозок грузов и пассажиров между островами, например, линия Аомори-Хакодате. На Средиземном море такие линии используются для связи между островами Греции и Италии. Наиболее интенсивное паромное сообщение осуществляется на Балтийском море, что обусловлено сравнительно небольшими расстояниями между портами и возрастающими объемами перевозок. Паромные переправы связывают порты Германии, Дании, Швеции, Финляндии, других стран. В России планируется организация высокоскоростных пассажирских перевозок с применением судов катамаранного типа в первую очередь на Балтийском море и, особенно, на линии Санкт-Петербург - Калининград [37,41].

В современных условиях высокоскоростные суда катамаранного типа широко применяются для перевозки пассажиров с собственными автомобилями, а также экскурсионных автобусов, которые размещаются в грузовых отсеках катамаранов. В этом случае в наибольшей степени проявляется конструктивная особенность катамаранов, имеющих большие грузовые объемы при больших отношениях длины корпусов L к их ширине В, обеспечивающих хорошие ходовые и мореходные качества таких судов.

В наибольшей степени для высокоскоростных паромных перевозок пригодны катамараны гибридного типа, имеющие дополнительные устройства для создания гидродинамической подъемной силы и успокоения качки за счет устройств активного типа, например, закрылков, установленных на подводных крыльях. Кроме этого повышению ходкости способствуют характерные обводы корпусов катамарана, обеспечивающие глиссирование и прорезание морской волны, устройства для создания воздушной смазки или каверны под днищем корпусов. Применение подводных крыльев позволяет также создать дополнительный соединительный мост между корпусами, повышающий прочность таких судов. Таким образом, применение катамаранной формы корпуса обеспечивает повышенную ходкость при достижении эксплуатационной скорости за счет уменьшения волнового сопротивления; повышенную остойчивость, большую, чем у аналогичного однокорпусного судна, а также увеличенную площадь палуб для салонов пассажиров и платформ для размещения автотранспорта за счет соединительного моста катамарана [52]. Перечисленные преимущества катамаранов, позволяющие увеличить грузо- и пассажировместимость и создать пассажирам на борту комфортные условия, способствуют широкому строительству таких судов.

Ведущими странами-строителями высокоскоростных судов катамаранного типа являются Австралия, Норвегия, Финляндия, США, Великобритания, Сингапур и Япония, Южная Корея, а также Китай. Наибольшим опытом постройки подобных судов обладают такие ведущие судостроительные фирмы Австралии, как Incat и Austal Ships. Здесь строятся высокоскоростные паромы на 500 и более пассажиров. Фирма Austal специализируется на проектировании и строительстве катамаранов как традиционной конструкции, так и оборудованных средствами гидродинамической разгрузки корпуса. Судостроители фирмы Incat специализируются на постройке катамаранных судов с волнопронизывающими корпусами (Wave-piercing catamarans - WPS). Около 60% мирового флота высокоскоростных паромов построено на верфях Incat. Многие европейские страны, в первую очередь, итальянские кораблестроители компании Rodriquez Cantieri Navali, также строят такие суда на собственных верфях. Например, компанией был разработан проект пассажирского парома-катамарана CityCat, заменивший суда на подводных крыльях проекта 10390 «Колхида», ранее применявшиеся в морских пассажирских перевозках на острова Неаполитанского залива [191]. В нашей стране к строительству высокоскоростных судов катамаранного типа приступила Санкт-Петербургская верфь «Морской завод «Алмаз» [14]. Среди её продукции - паром катамаранного типа проекта Superfoil 40 Linda Express для линии Таллинн-Хельсинки, а также суда экологического мониторинга и контроля проектов 16220 «Экопатруль» и 23107 «Россия» [63]. Разработкой проектов пассажирских речных судов катамаранного типа занимается ОАО «Инженерный центр судостроения» (Санкт-Петербург).

Таким образом, паромы-катамараны по конструктивным особенностям можно разделить на следующие группы: паромы традиционной катамаранной формы, глиссирующие катамаранные суда и катамараны, оборудованные различными средствами гидродинамической разгрузки.

Примерами судов первой группы является катамаран Pentalina -двухкорпусный автомобильно-пассажирский паром круглогодичной эксплуатации, работающий на линии Шотландия - Оркнейские острова, и автомобильно-пассажирский паром Seascape 1, курсирующий в Австралии на линии Аделаида - Порт Линкольн. Оба судна построены на верфи FBMA Marine, Филиппины, и имеют эксплуатационную скорость 15 узлов.

Появление судов второй группы связано тенденцией интенсивного роста скоростей хода. Если в 70-е и в начале 80-х гг. XX века пассажирские и автомобильно-пассажирские имели обводы для движения в водоизмещающем режиме, то теперь серийно строятся высокоскоростные глиссирующие и полуглиссирующие автомобильно-пассажирские паромы [144]. Главными преимуществами глиссирующих катамаранов являются высокие ходовые качества и способность прорезания волны, что значительно повышает их мореходность. Примерами судов этой группы являются катамараны Natchan World и Natchan Rera (Incat) с волнопронизывающей формой корпусов, эксплуатирующиеся на линии между островами Хонсю и Хоккайдо. Для повышения комфортабельности пассажиров суда оснащены управляемыми транцевыми плитами и выдвижным кормовым крылом с управляемыми закрылками. Эксплуатационная скорость судов составляет 40 узлов.

Гибридные катамараны, относящиеся к третьей группе, обеспечивают повышение гидродинамического качества, облегчение выхода на расчетный режим движения и снижение перегрузок при ходе на волнении и, как следствие, повышение комфортности пассажиров [144]. Примером катамаранов с подводными крыльями является проект Auto Express австралийской компании Austal Ships. К судам подобного типа относятся автомобильно-пассажирские паромы SuperStar Express, Maria Dolores, Highspeed и ряд других. Например, автомобильно-пассажирский паром Maria Dolores эксплуатируется в Средиземноморье на линии Мальта - Италия. Эксплуатационная скорость судна равна 36 узлов. Для улучшения мореходных качеств судно оборудовано двойными Т-образными крыльями и интерцепторами, что способствует повышению комфорта для пассажиров при различных состояниях моря. Катамаран SuperStar Express эксплуатируется на линии Портсмут - Шербур. Судно способно развивать скорость до 41 узла. В Эгейском море эксплуатируются 4 катамарана Highspeed. Каждое судно оснащено Т-образными крыльями в носу и интерцепторами у транца каждого корпуса.

На основании изложенного можно определить, что исследование гидродинамических качеств катамаранов с подводными крыльями является актуальным, а сами эти суда представляют собой наиболее перспективный тип судов для высокоскоростных пассажирских паромных перевозок.

0.2. Обзор литературы по ходовым и маневренным качествам высокоскоростных катамаранов с подводными крыльями

Исследования в области гидродинамики судов катамаранного типа в зависимости от режима движения развивались следующим образом. Начало созданию катамаранных судов положили работы профессора М. Я. Алферьева в области теории, проектирования и конструкции судов, которые были обобщены в его монографии [3]. Важным вкладом явились работы В. А. Дубровского [36, 39] и особенно [98], где впервые были собраны материалы по гидростатике и гидродинамике многокорпусных судов, движущихся в водоизмещающем режиме движения. Подробно рассмотрены вопросы управляемости, приведены справочные материалы для расчета ходкости, остойчивости, качки, рассмотрен отечественный опыт проектирования, строительства и эксплуатации судов такого типа.

Проекты водоизмещающих катамаранных судов стали разрабатываться отечественными судостроителями, начиная с 60-х годов XX века, в том числе и в Нижнем Новгороде (тогда г. Горький). Потребность в них объяснялась необходимостью решения задач ускорения доставки грузов и пассажиров с минимальными затратами. Поэтому суда катамаранного типа стали применяться как для пассажирских перевозок и обслуживания туристических маршрутов [138], например, катамараны «Отдых» и «Турист» [22, 185], так и для грузовых перевозок судами-площадками «Братья Игнатовы» и «Анатолий Угловский». Кроме того, суда катамаранного типа благодаря их повышенной остойчивости использовались в составе технического флота, например, крановое судно «Кер-Оглы» [3].

Ходовые качества судов этого типа определялись изначально путем проведения буксировочных испытаний их моделей. Такие исследования ходовых качеств катамаранных судов проводились А.Г. Ляховицким [86], В.А.Дубровским [36, 38, 39, 42], Э.А. Афрамеевым [50], Б.М. и Э.Б.Сахновскими [150, 154] и другими исследователями. Основная цель этих исследований определялась как экспериментальное подтверждение предположения о том, что катамаранные суда имеют преимущество в ходкости по сравнению с традиционными однокорпусными судами и установление зависимости ходовых качеств от конструктивных характеристик судна. Данные по ходкости катамаранов, полученные в процессе буксировочных испытаний, сравнивались с параметрами ходкости традиционных судов, а также с зарубежными исследованиями. В результате было установлено, что определенное сочетание конструктивных характеристик корпусов катамаранов позволяет создать между ними благоприятную интерференцию волновых систем, благодаря чему волновое сопротивление катамарана можно снизить. Опытом установлено, что основными характеристиками, оказывающими влияние на изменение волнового сопротивления катамарана, являются форма обводов корпусов, их относительное удлинение, а также величина относительного горизонтального клиренса.

Важным этапом исследования гидродинамики катамаранов стало определение гидродинамических характеристик катамарана применительно к задачам его управляемости, чему посвящены работы профессоров Ю.М.Мастушкина [94, 96], A.B. Васильева, А. Б. Ваганова [23-25]. Результаты экспериментальных исследований по управляемости катамаранов [23, 94], впоследствии послужили основой для разработки методики расчета управляемости катамарана [24, 96].

Переход к глиссирующим катамаранам связан со стремлением повысить скорость перевозок, в первую очередь пассажирских. Первым примером отечественного глиссирующего катамарана стал глиссер «Экспресс» (рис. 0.1), разработанный В. А. Гартвигом (1934 г.) для пассажирских перевозок на линии Сочи - Сухуми [30].

Исследованиям в области гидродинамики глиссирующих катамаранов посвящены работы А. М. Басина [13], А.Г.Ляховицкого [89], Ю. Ф. Орлова [104-106], В. П. Соколова [162], А. С. Павленко, С. Б. Соловья [110], С. Г. Ермолаева, Э.А.Афрамеева, Л.А. Тедера, Я. С. Рабиновича [50].

Рис. 0.1 Глиссер «Экспресс»

Для глиссирующих судов переход к катамаранной схеме обеспечивает повышение остойчивости, продольной устойчивости, а в отдельных случаях и гидродинамического качества, что также объясняется благоприятным взаимным влиянием корпусов катамарана. Ввиду сложности теоретического описания явлений, возникающих при глиссировании катамарана, были предприняты экспериментальные исследования влияния конструктивных характеристик катамарана на его гидродинамическое качество. Экспериментальные исследования ходовых качеств таких судов проводилось Э.А. Афрамеевым [5, 6], С. Г. Ермолаевым, JI. А. Тедером [50, 103], А.С.Павленко, С. Б. Соловьем [110] и другими.

В процессе испытаний варьировались удлинение корпусов, относительный горизонтальный клиренс, положение центра масс судна по длине, статическая нагрузка, а также форма обводов корпуса.

Испытания, проведенные С.Б.Соловьем и A.C. Павленко [110], показали, что повышению гидродинамического качества способствует смещение центра масс в корму. Значительное влияние на гидродинамическое качество оказывает величина клиренса, с уменьшением которого судно позже переходит к режиму глиссирования. В то же время увеличение удлинения корпусов приводит к снижению гидродинамического качества.

Большое значение имеют экспериментальные исследования В. П. Соколова, которые выполнялись в опытовом бассейне Ленинградского кораблестроительного института, в настоящее время Санкт-Петербургского государственного морского технического университета (СПбГМТУ) как на глубокой воде, так и на мелководье. Экспериментально установлено, что рациональными по уменьшению сопротивления в исследованном диапазоне чисел Фруда Ргь = 0,4 - 0,75 являются симметричные обводы корпуса и призматические обводы кормовой оконечности. Увеличение клиренса оказывает значительное влияние на уменьшение сопротивления при движении катамарана на глубокой воде (наиболее выгодно значение клиренса, близкое к 1,5 ширинам одного корпуса). На всех скоростях движения и глубинах воды катамаран превосходит по ходкости и минимизации волнового воздействия на окружающую среду аналогичное по водоизмещению однокорпусное судно [162].

Следующей в изучении ходкости высокоскоростных катамаранных судов явилась проблема установления способов дальнейшего улучшения ходовых качеств катамаранов. Один из вариантов решения этой проблемы - создание катамаранов «гибридного» типа, в частности, оснащение судна подводными крыльями. Ходовые качества катамарана, оборудованного подводными крыльями, явились предметом исследования Э.А. Афрамеева и Я.С. Рабиновича [50]. В процессе испытаний варьировались форма обводов корпусов и их удлинение, а также количество и расположение крыльев. Испытания показали, что установка крыльев позволяет снизить сопротивление катамарана, существенно повлиять на ходовой дифферент. По результатам опытов Э.А. Афрамеева [5] установлено, что определяющее влияние на сопротивление катамарана с крыльями оказывает величина горизонтального клиренса. Остойчивость катамарана также определяется величиной клиренса.

Катамараны гибридного типа, в том числе с подводными крыльями, в нашей стране получили развитие сравнительно недавно.

Среди отечественных исследователей этого направления можно выделить Б.М.Сахновского и Э. Б. Сахновского [150, 151, 154], А. Д. Круглова [156], С.Г.Ермолаева, JI. А. Тедера, Э. А. Афрамеева, Я. С. Рабиновича, Б.Е.Рапопорта, Р. Г. Крепе [103], Э. JI. Амромина [4].

Эксперименты Б. М. Сахновского и Э. Б. Сахновского, проведенные в опытовом бассейне Санкт-Петербургского государственного морского технического университета, были посвящены определению влияния на ходкость катамаранного судна элементов корпуса и параметров элементов гидродинамической разгрузки. По результатам опытов установлено, что основным параметром, определяющим ходовые качества катамаранных судов гибридного типа, является коэффициент гидродинамической разгрузки, который представляет собой отношение сопротивления модели с подводными крыльями к сопротивлению модели катамарана.

Примером катамарана на подводных крыльях, является «Линда», построенная по проекту «Морским заводом «Алмаз» для эстонской компании «Linda Lines Express» для обслуживания линии Таллинн - Хельсинки. При всех преимуществах такого катамарана расположенные за пределами килевой линии подводные крылья значительно ухудшили эксплуатационные характеристики этого судна. Поэтому дальнейшей серийной постройки таких судов не было.

Среди зарубежных исследователей большой вклад в изучение катамаранов гибридного типа внесли работы W. Н. Amster [192], V.Bush, Р. А. Scherer [193], K.G.W.Hoppe [194, 196-198]. Внешний вид запатентованного W. Н. Amster судна показан на рис.0.2.

Профессор K.G.W. Hoppe много лет занимается изучением катамаранов с подводными крыльями. В течение 20 лет на базе университета Stellenbosch (ЮАР) им проводятся экспериментальные исследования по изучению и созданию катамаранов на подводных крыльях. Первые эксперименты, продолженных работами С.Д. Чудинова [183], И.Т. Егорова [44-49], А.Б. Лукашевича [79-85], JT.A. Эпштейна [186-188], А.Н. Панченкова [122-128], А.Н. Иванова [53], Г.А. Гошева [31], В.Н. Блюмина и М.Б. Масеева [17-20, 92], М.Г. Кулаева [75,76], М.А. Басина [10-12], Г.В. Суслова [168-173], Е.А. Крамарева [66, 67], А.И.Маскалика [93] и других авторов.

В этих работах рассмотрены особенности движения подводных крыльев под свободной поверхностью воды, разработаны методы расчета, учитывающие влияние стреловидности, поперечной формы и геометрических соотношений на гидродинамические характеристики подводного крыла.

Исследования изолированных подводных крыльев получили свое развитие в задачах определения деформации свободной поверхности за движущимся подводным крылом (Лукашевич А.Б. [80], Эпштейн Л.А. [187], А .Я. Ткач [175]) и создании методов расчета гидродинамических характеристик крыльевого устройства системы тандем (В.Т. Соколов [163], Э.А. Паравян [129], Э.А. Конов, А.Б. Лукашевич [60], А.Д. Красницкий [73]).

Инженерные методы расчета гидродинамических характеристик подводных крыльев произвольной формы в плане и поперечном сечении разработаны Г.В. Соболевым, А.Д. Красницким [68-73, 158], Э.А. Коновым [5759, 61, 62], В.В. Волковым [28, 29], Leclerc I., Salaun P. [2024], которые учитывают сложные условия их движения в составе несущей системы судов на подводных крыльях.

Движение подводного крыла с закрылком, обеспечивающим регулирование подъемной силы, исследовалось в работах М.А. Басина, В.П.Шадрина [10], А.Б. Лукашевича [85].

Гидродинамические характеристики корпусов СПК определяются методами теории глиссирования с учетом взаимодействия с крыльевыми устройствами. Возникающая при этом сложная картина обтекания несущих поверхностей исследовалась в работах Э.А. Афрамеева [5, 6, 8], А.Б.Лукашевича [83, 84], Ю.Ф. Орлова [106, 109], И.Т. Егорова, М.М. Бунькова [49], С.Б. Соловья [165], А. В. Шалларя, Б.В. Косова [184]. Новые конструктивные варианты несущих поверхностей, получившие в настоящее время интенсивное развитие, поддерживаются исследованиями гидродинамических характеристик таких компоновок (A.B. Аблисимов [1], M.Kazuhiro, D. Yasuaki, Т. Naohisa, Т. Hiroyuki [195]).

Методика определения присоединенных масс и присоединенных моментов инерции катамаранов базируется на формулах, полученных для изолированных корпусов М. Д. Хаскиндом [182], и поправок к ним вследствие взаимного влияния корпусов. Присоединенные массы катамарана определяются зависимостями, предложенными М. Я. Алферьевым [3].

Исследованиям динамики СПК посвящены работы А.Ш. Афремова [9], В.В. Иванова, В.Г. Пасечника [54], М.М. Короткова [64], А.Д. Перевощикова, И.И.Ерлыкина [131, 132], Г.В. Соболева [159, 161], Е.Б. Юдина [189, 190], Панова А.Ю. [113-115, 117-120, 205, 206], О. Mitsuhiko, I. Tetsuo, A. Shoichi [204], М. Simeone [207].

Для высокоскоростных судов катамаранного типа характерно применение в качестве движителей кавитирующих гребных винтов, работающих в скошенном потоке вблизи свободной поверхности, гидродинамические характеристики которых определяются на основе вихревой теории, развитой H.H. Поляховым, или по данным серийных испытаний моделей кавитирующих гребных винтов [49, 91, 143, 174]. Практические методы гидродинамического расчета таких движителей разработали Ю.М. Садовников [145-149], сотрудники Болгарского института гидродинамики судна P.G. Kozhukharov, Z.Z. Zlatev, V.H.Hadjimikhalew [199-201].

В качестве средств управления высокоскоростные катамараны имеют рули, пересекающие свободную поверхность воды. Их гидродинамические характеристики определяются по методикам В.И. Блюмина [19], И.И. Исаева и Е.В. Николаевой [102], Г.В. Соболева, А.Д. Красницкого [68, 157], В.Г. Белинского [15,16], Э.И. Привалова [136].

В целом комплекс экспериментально-теоретических исследований, выполненных в области высокоскоростных судов катамаранного типа, позволяет сформировать математическую модель динамики таких судов, на основе которой целесообразно выполнять исследования управляемости судов этого типа.

0.3. Содержание и основные особенности диссертационной работы

В первой главе диссертационной работы создается математическая модель для описания пространственного движения судового комплекса катамаранного типа с подводными крыльями. Движение судна рассматривается как движение свободного твердого тела в пространстве с шестью степенями свободы, что необходимо для учета взаимовлияния отдельных составляющих движения и выявления кинематических параметров, изменение которых в процессе этого движения незначительно. Такой подход к изучению движения судна позволяет с помощью составленных дифференциальных уравнений движения решать задачи ходкости и управляемости изучаемого объекта.

Во второй главе рассматриваются гидродинамические силы на корпусах катамарана и подводных крыльях, а также определяются присоединенные массы несущих поверхностей катамарана, анализируется методика определения гидродинамических характеристик кавитирующих гребных винтов, работающих в скошенном потоке вблизи свободной поверхности воды, определяются гидродинамические характеристики рулевых устройств.

В третьей главе представляются данные экспериментов с моделью высокоскоростного катамарана, проведенных в опытовом бассейне Нижегородского государственного технического университета имени Р. Е. Алексеева. В главе приводится описание буксировочно-измерительного комплекса для испытания модели судна на всех режимах экспериментальных исследований, а также гидродинамические характеристики судна катамаранного типа как с изолированными корпусами, так и с подводными крыльями на тихой воде.

В четвертой главе выполняются численные расчеты ходкости и управляемости судна при его движении в пространстве и в горизонтальной плоскости как на прямом курсе, так и на циркуляции с определением таких кинематических параметров движения, как скорость центра масс, угловая скорость, углы крена и дифферента, изучаются ходкость и управляемость катамарана при различных углах перекладки руля и скоростях хода, исследуется возмущенное движение катамарана при различных значениях угла перекладки руля.

Введение 2012 год, диссертация по кораблестроению, Хазова, Виктория Ивановна

Задачи исследования. В диссертационной работе рассматриваются следующие основные задачи:

- создание математической модели динамики высокоскоростного катамарана с подводными крыльями;

- исследование управляемости высокоскоростного катамарана с подводными крыльями при различных углах перекладки руля с определением кинематических параметров движения и построением диаграммы управляемости.

Практическая ценность работы заключается в создании методов и алгоритмов, позволяющих:

На защиту выносятся следующие основные положения, разработанные автором:

- математическая модель динамики высокоскоростных катамаранов с подводными крыльями;

- метод расчета возмущенного движения высокоскоростного катамарана с подводными крыльями при движении в горизонтальной плоскости на тихой воде.

Реализация работы. Разработанные в диссертационной работе модели и методы нашли применение при выполнении проектно-конструкторских работ ОАО «Конструкторское бюро по проектированию судов «Вымпел», в учебном процессе кафедры «Теоретическая и прикладная механика» ФГБОУ ВПО НГТУ им. P.E. Алексеева при преподавании дисциплины «Основы проектирования и эксплуатации технических систем в промышленности и на транспорте», а также при выполнении госбюджетной темы Министерства образования и науки РФ по заказ-наряду №1.427.03 в 2007-2009 г.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались:

- на Всероссийской научно-методической конференции «Информационные технологии современного учебного процесса: стратегия, задачи, внедрение» в Нижегородском государственном техническом университете им. Р. Е. Алексеева, г. Н.Новгород, 2011 г. Публикации. По результатам исследований, представленных в диссертационной работе, опубликовано 6 научных работ, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК.

Библиография Хазова, Виктория Ивановна, диссертация по теме Теория корабля и строительная механика

1. Аблисимов, А. В. Расчет гидродинамических характеристик комплекса тело -крыло / А. В. Аблисимов // Средства и методы повышения мореходных качеств судов.-Л., 1989. - С.120-123.

2. Абрамовский, A.B. Обобщение и анализ технико-эксплуатационных характеристик высокоскоростных судов различных типов / A.B. Абрамовский // Морской вестник. 2005. - №3. - С.42-51.

3. Алферьев, М. Я. Транспортные катамараны внутреннего плавания / М. Я. Алферьев, Г. С. Мадорский. М.: Транспорт, 1976. - 336 с.

4. Афрамеев, Э.А. Гидродинамические характеристики СПК в переходном режиме / Э.А. Афрамеев // Сб.: НТО им. акад. А.Н. Крылова. Л., 1969. - Вып. 140. - С. 16-25.

5. Афрамеев, Э.А. Движение глиссирующих пластин в стационарной волне за подводным крылом / Э.А. Афрамеев // Сб.: НТО им. акад. А.Н. Крылова. Л., 1968.-Вып. 104.- С. 12-19.

6. Афрамеев, Э. А. Программная разработка отечественных больших кораблей-катамаранов с аэростатической нагрузкой / Э. А. Афрамеев // Судостроение. -2006. -№3.-С.20-26.

7. Афрамеев, Э.А. Расчет посадки судов с носовым подводным крылом (НПК) / Э.А. Афрамеев // Сб.: НТО им. акад. А.Н. Крылова. Л., 1969. - Вып. 140. - С. 26-32.

8. Басин, А. Перспективы развития быстроходных водоизмещающих судов / А. Басин, А. Ляховицкий // Речной транспорт. 1972. - №6. - С.36-37.

9. Баскаков, И. Я. Центральное морское проектно-конструкторское бюро «Алмаз» (к 60-летию ЦМКБ «Алмаз») / И. Я. Баскаков Спб: ЛеКо, 2008. - 400 с.

10. Белинский, В.Г. Движение вертикального крыла в жидкости конечной глубины/ В.Г. Белинский, А.Н. Панченков // Прикладная механика, АН УССР. Киев, 1965.-Т. 1, вып. 10.-С. 115-123.

11. Белинский, В.Г. О вертикальном крыле малого удлинения в жидкости конечной глубины/ В.Г. Белинский // Гидродинамика больших скоростей. -Киев, 1965. -Вып. 1.-С. 84-90.

12. Блюмин, В.И. Гидродинамическое исследование стреловидных подводных крыльев / В.И. Блюмин, М.Б. Масеев // Технические отчеты ЦАГИ. 1966. -Вып. 291.-С. 3-29.

13. Блюмин, В.И.Транспортные суда на подводных крыльях / В.И. Блюмин, Л.А. Иванов, М.Б. Масеев М. : Транспорт, 1964. - 256 с.

14. Блюмин, В.И. Экспериментальное исследование гидродинамических сил, действующих на полупогруженную вертикальную стойку / В.И. Блюмин // Технические отчеты ЦАГИ. 1960. - Вып. 186. - 12 с.

15. Блюмин, В.И. Экспериментальное определение гидродинамических характеристик наклонного крыла / В.И. Блюмин // Труды ЦАГИ. 1962. - Вып.842.-С. 100-120.

16. Букин, Б. В. Пассажирский речной катамаран «Турист» / Б. В. Букин, Г. С. Мадорский // Судостроение. №2. - С.5-8.

17. Ваганов, А. Б. Экспериментально-теоретичское исследование управляемости катамаранов / А. Б. Ваганов // Проблемы динамики корабля. НТО СП им. акад. А. Н. Крылова. Материалы по обмену опытом. Л.: Судостроение, 1977. - Вып. 265. - С.48-65.

18. Васильев, А. В. Расчет управляемости катамарана / А. В. Васильев, А. Б. Ваганов // Проблемы гидродинамики судов внутреннего плавания. Материалы по обмену опытом. НТО СП имени акад. А. Н. Крылова. Л. : Судостроение. -1978.-Вып. 282.-С.5-23.

19. Васильев, А. В. Управляемость судов / А. В. Васильев. Л. : Судостроение, 1989.-328 с. : ил.

20. Воеводская, Е. Н. Сравнительная оценка сопротивления двухкорпусных судов / Е. Н. Воеводская // Труды ЦНИИ имени акад. А. Н. Крылова. Л. : Судостроение, 1965. - Вып.220. - С.22-30.

21. Войткунский, Я. И. Справочник по теории корабля. Ходкость и управляемость / Я. И. Войткунский, Р. Я. Першиц, И. А. Титов . Л.: «Судпромгиз» ,1960. - 688 с.

22. Движители быстроходных судов / М.А. Мавлюдов, A.A. Русецкий, Ю.М. Садовников, Э.А.Фишер. Л.: Судостроение, 1982. - 280 с.

23. Динамика главных судовых двигателей с ДАУ / А.И. Шраер, A.A. Берденников, В.Н. Брызгин, С.Б. Хазин Л.: Судостроение, 1975. - 64 с.

24. Дубровский, В. А. Выбор типа судна должен определяться его назначением / В. А. Дубровский // Судостроение. 2007. - №6. - С.22-26.

25. Дубровский, В. А. Исследование волнового сопротивления катамарана / В. А. Дубровский // Судостроение. 19. - №7. - С.12-16.

26. Дубровский, В. А. Каким быть парому Санкт-Петербург Хельсинки / В. А. Дубровский // Судостроение. - 2002. - №3. - С. 11-16.

27. Дубровский, В. А. Особенности волнового сопротивления многокорпусных судов / В. А. Дубровский // Экспериментальная гидродинамика судна. НТО СП им. Акад. А. Н. Крылова. Материалы по обмену опытом. Л.: Судостроение, 1977.-Вып. 249. - С.32-38.

28. Дубровский, В. А. Проблемы создания многокорпусных судов на международной конференции FAST'01 / В. А. Дубровский // Судостроение. -2002.-№1.-С.17-19.

29. Дубровский, В. А. Сверхскоростное судно как элемент паромной линии Санкт-Петербург Калининград / В. А. Дубровский // Судостроение. - 2003. - №1. -С.21.

30. Дубровский, В. А. Сравнительные данные о ходкости обычных и многокорпусных судов / В. А. Дубровский // Судостроение. 1986. - №1. - С.6-8.

31. Дубровский, В. А. Ходкость морских двухкорпусных судов / В. А. Дубровский // Судостроение. 1976. - №6. - С.6.

32. Егоров, И.Т. Возникновение и развитие гидродинамических сил на крыле / И.Т. Егоров // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1958. - Вып. 127. - С. 63-87.

33. Егоров, И.Т. Гидродинамика быстроходных судов / И.Т. Егоров, В.Т. Соколов -Л.: Судостроение, 1971. -424 с.

34. Егоров, И.Т. Гидродинамика СПК: краткие тезисы докладов на XVI конференции по теории корабля / И.Т. Егоров, И.И. Исаев // Судостроение. -1966. -№ 12.-С. 9-10.

35. Егоров, И.Т. Проблемы гидромеханики быстроходных судов / И.Т. Егоров // Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова. 1970. - Вып. 143. - С. 17-30.

36. Егоров, И.Т. Обзор работ по гидродинамике подводного крыла / И.Т. Егоров // Гидроаэродинамика несущих поверхностей. Киев: Наук, думка, 1966. - С.5-11.

37. Егоров, И.Т. Ходкость и мореходность глиссирующих судов / И.Т Егоров, М.М. Буньков, Ю.М. Садовников Л.: Судостроение, 1978. - 336 с.

38. Ермолаев, С. Г. Особенности гидродинамики быстроходных катамаранов / С. Г. Ермолаев, Э. А. Афрамеев, Л. А. Тедер, Я. С. Рабинович // Судостроение. -1976. №8.-С. 6.

39. Ефименко, А. А. Выбор коэффициента общей полноты малых морских катамаранов / А. А. Ефименко // Проектирование и конструкция корпуса. Труды николаевского кораблестроительного института. Николаев, 1981. - Вып. 179. -С.12-17.

40. Иванов, А.Н. Гидродинамические силы и моменты, действующие на крыло конечного размаха при движении с дрейфом / А.Н. Иванов // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1957. - Вып. 120. - С. 84-102.

41. Иванов, И. Моторный катамаран «Алдабра» / И. Иванов // Катера и яхты. -2002.-№4.-С.53-55.

42. Конов, Э.А. Влияние стреловидности на позиционные и вращательные производные подводных крыльев / Э.А. Конов // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1971. - Вып. 266, с.

43. Конов, Э.А. Некоторые результаты расчета позиционных и вращательных характеристик стреловидных крыльев / Э.А. Конов // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1975. - Вып. 283. - С. 33-38.

44. Конов, Э.А. Расчет гидроаэродинамических характеристик крыльев со сложной геометрией при движении вблизи границы раздела воды и воздуха / Э.А. Конов // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1975. - Вып. 283. - С. 39-46.

45. Конов, Э.А. Расчет гидродинамических характеристик крыльевых систем судовна подводных крыльях / Э.А. Конов // Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова. -Л., 1969.-Вып. 126.-С. 27-35.

46. Конов, Э.А. Стационарные гидроаэродинамические характеристики крыльев при движении с дрейфом и креном вблизи поверхности раздела двух сред / Э.А. Конов // Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова. Л., 1970. - Вып. 143. - С. 89-99

47. Королев, А. Судостроительная фирма «Алмаз»: современные технологии на фундаменте традиций / А. Королев // Военный парад. 1999. - №3. - С. 32-33.

48. Коротков, М.М. Роль подводных крыльев в управляемости СПК / М.М. Коротков // XXIV Всесоюзн. научн.-техн. конф. по теории корабля «Крыловские чтения», 1975 г. Л.: Судостроение, 1975. - С. 160-162.

49. Корытов, Н.В. Скоростные катамараны «гибридных» типов / Н.В. Корытов // Катера и яхты. 2001. - №174.

50. Крамарев, Е.А. Исследование влияния гребных валов на гидродинамические характеристики винтов / Е.А. Крамарев, Ю.М. Садовников // Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова. Л., 1965. - Вып. 64. - С. 210-212.

51. Крамарев, Е.А. Исследование стреловидных подводных крыльев / Е.А. Крамарев // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1963. - Вып. 208. - С. 2132.

52. Красницкий, А.Д. Гидродинамическое взаимодействие руля с кронштейном или рудерпостом / А.Д. Красницкий, Г.В. Соболев // Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова. Л., 1978. - Вып. 282. - С.36-45.

53. Красницкий, А.Д. К вопросу об аналитическом определении восстанавливающего момента накрененного СПК / А.Д. Красницкий // Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова. Л., 1970.-Вып. 151. - С. 107-119.

54. Красницкий, А.Д. К вопросу об аналитическом решении задач динамики хода СПК с произвольными крыльевыми системами / А.Д. Красницкий // Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова. Л., 1972.-Вып. 186. - С. 127-139.

55. Красницкий, А.Д. Учет взаимодействия вертикальных стоек, пересекающих свободную поверхность, и примыкающих к ним рулей в расчетах управляемости СПК / А.Д. Красницкий // Труды ЛКИ. 1970. - Вып. 69. - С.65-70.

56. Красницкий, А.Д. Учет взаимодействия элементов некоторых крыльевых систем СПК при расчете их гидродинамических характеристик / А.Д. Красницкий // Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова. JL, 1969. - Вып. 124. - С.87-91.

57. Кулаев, М.Г. Влияние свободной поверхности на подъемную силу и сопротивление подводного крыла / М.Г. Кулаев // Труды ЦАГИ. 1962. - Вып. 842.-С. 165-188.

58. Кулаев, М.Г. Динамика движения скоростных судов: учебное пособие/ М.Г. Кулаев Горький, 1974. - 101 с.

59. Логачев, С.И. Мировое судостроение: современное состояние и перспективы развития / С.И. Логачев, В.В. Чугунов. СПб.: Судостроение, 2001. - 312 е.: ил.

60. Логачев, С. И. Рациональные области использования судов новых типов и новых технических решений на судах традиционных типов / С. И. Логачев // Судостроение. 1995. - №5-6. - С.3-9.

61. Лукашевич, А.Б. Гидродинамические характеристики подводных крыльев при больших значениях относительной скорости движения / А.Б. Лукашевич // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1962. - Вып.188. - С.79-109.

62. Лукашевич, А.Б. Деформация свободной поверхности при движении подводного крыла / А.Б. Лукашевич // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. -1965.-Вып. 221.-С. 82-91.

63. Лукашевич, А.Б. Определение боковой силы, действующей на вертикальную стойку, пересекающую свободную поверхность воды / А.Б. Лукашевич // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1963. - Вып. 208. - С.33-48.

64. Лукашевич, А.Б. Определение подъемной силы несущих поверхностей судна на подводных крыльях в переходном режиме движения / А.Б. Лукашевич // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1970. - Вып. 259. - С. 92-111.

65. Лукашевич, А.Б. Оценка влияния корпуса судна на подъемную силу подводного крыла / А.Б. Лукашевич // Труды ЦНИИ им.акад. А.Н. Крылова. 1966. - Вып. 232. - С.53-65.

66. Ляховицкий, А. Г. Проектирование скоростных катамаранов с подводными крыльями / А. Г. Ляховицкий, Б. М. Сахновский, Э. Б. Сахновский //Судостроение. 2005. - №2. - С.9-14.

67. Мавлюдов, М.А. Движители быстроходных судов / М.А. Мавлюдов, A.A. Русецкий, Ю.М. Садовников, Э.А. Фишер. Л.: Судостроение, 1982. - 280 с.

68. Масеев, М.Б. Исследование гидродинамических характеристик изолированных подводных крыльев / М.Б. Масеев, В.И. Блюмин // Технические отчеты ЦАГИ. 1961.-Вып. 205.-с.

69. Маскалик, А.И. Проблемные вопросы гидродинамики судов на подводных крыльях / А.И. Маскалик // Материалы научн.-техн. конф. по проектированию скоростных судов 1986, 1988 г.г. Горький, 1990. - С. 27-31.

70. Мастушкин, Ю. М. Определение характеристик управляемости двухкорпусных судов / Ю. М. Мастушкин // Судостроение. 1976. - №6. - С.8.

71. Мастушкин, Ю. М. О расчете управляемости двухкорпусных судов / Ю. М. Мастушкин // Теория корабля. Труды семинара по динамике корабля. НТО СП им. акад. А. Н. Крылова. Материалы по обмену опытом. Л.: Судостроение, 1970.-Вып. 151. - С.51-63.

72. Многокорпусные суда / под. ред В. А. Дубровского. Л.: «Судостроение», 1978. -304 с.

73. Николаев, В. И. О масштабном эффекте при буксировочных испытаниях малых моделей / В. И. Николаев // Труды Николаевского кораблестроительного института. Проектирование судов и конструкция корпуса. Николаев, 1969. -Вып. 29. - С.44-53.

74. З.Панов, А.Ю. Гидродинамические характеристики быстроходных судов / А.Ю. Панов // Нестационарное движение тел в жидкости. — Чебоксары, 1979. С. 7580.

75. Панов, А.Ю. Инерционные и демпфирующие характеристики в задачах динамики быстроходных судов / А.Ю. Панов // Асимптотические методы в теории систем. АН СССР, Сибирское отделение, Восточно-Сибирскийфилиал, Иркутск. 1983. - С. 129-144.

76. Панов, А.Ю. Исследование на ЭВМ продольного движения быстроходного судна со сложной геометрией несущих поверхностей / А.Ю. Панов, В.В. Волков, Т.Ф. Печникова, H.A. Волокова // Гидродинамика и оптимальное проектирование. Горький, 1986.-С. 137-144.

77. Панов, А.Ю. Расчет гидродинамических характеристик корпусов быстроходных судов в водоизмещающем режиме движения / А.Ю. Панов / Сб. НТО им. акад . А.Н. Крылова. Д., 1980. - Вып. 317. - С. 140-153.

78. Панов, А.Ю. Расчет упора кавитирующих гребных винтов быстроходных судов / А.Ю. Панов // Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова. Д., 1978. - Вып. 282. -С. 78-83.

79. Панов, А.Ю. Численный эксперимент на ЭВМ при исследовании продольного движения быстроходного судна / А.Ю. Панов, Т.Ф. Печникова // Гидродинамика и оптимальное проектирование транспортных средств. Горький, 1985. - С. 5462.

80. Панов, А.Ю. Экспериментальное исследование динамики судового комплекса быстроходного судна / А.Ю. Панов, К.А.Спирин, Е.И. Шапкин // Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова. Д., 1980. - Вып. 317. - С. 153-164.

81. Панченков, А.Н. Нелинейная теория несущей поверхности произвольного удлинения / А.Н. Панченков // Гидродинамика больших скоростей. Киев, 1967. -Вып. 3.-С. 21-30.

82. Панченков, А.Н. Приближенный расчет подъемной силы крыла вблизи свободной поверхности / А.Н. Панченков // Журнал прикладной механики и технической физики, АН СССР, Сибирское отделение. 1960. - С. 67-68.

83. Панченков, А.Н. Теория потенциала ускорений / А.Н. Панченков -Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1975. 223 с.

84. Паравян, Э.А. Расчет сопротивления трения подводных крыльев тандем / Э.А. Паравян // Судостроение. 1966. - № 6. - С. 3-5.

85. Перевощиков, А.Д. О расчете остойчивости судна на подводных крыльях на циркуляции / А.Д. Перевощиков, И.И. Ерлыкин // Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова. Л., 1972. - Вып. 179. - С. 96-103.

86. Пересчет результатов буксировочных испытаний и рекомендации по испытаниям малых моделей / Я. И. Войткунский, В. Н. Михайлов, Ю. С. Базилевский, А. Ф. Пустотный // Гидромеханика судна. НТО СП. Материалы по обмену опытом. Л., 1963. - С. 160-174.

87. Проектирование катамаранов с гидродинамической разгрузкой с помощью нелинейного метода дискретных вихрей / Н. В. Корнев, Г. Мижотт, К. Г. Хоппе, А. В. Нестерова // Судостроение. 2001. - №4. - С.12-14.

88. Проект пассажирского судна-катамарана / А. А. Давидсон, Ю. Я. Купенский, Е. А. Певзнер, К. К. Попов // Судостроение. №5. - С.3-5.

89. Ремез, Ю.В. Качка корабля / Ю. В. Ремез. Л.: Судостроение, 1983. - 328 с.

90. Риман, И.С. Присоединенные массы тел различной формы / И.С. Риман, Р.Г. Крепе // Труды ЦАГИ. 1947. - вып. 635. - 47 с.

91. Руденко, A.C. Каждой корабельной архитектуре своя сфера применения / A.C. Руденко // Судостроение. - 2007. - №2. - С. 12-18.

92. Русецкий, A.A. Движители судов с динамическими принципами поддержания / A.A. Русецкий. Л.: Судостроение, 1979. - 240 с.

93. Рюмин, С. Обводы быстроходных катеров: история и перспективы / С. Рюмин // Катера и яхты. 2008. - №4. - С.72-75.

94. Садовников, Ю.М. К вопросу о повышении пропульсивных качеств СПК / Ю.М. Садовников // Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова. Л., 1963. - Вып. 48.С. 82-94.

95. Садовников, Ю.М. Некоторые особенности расчета ходкости СПК / Ю.М. Садовников // Судостроение. 1962. -№ 11.-С. 11-13.

96. Садовников, Ю.М. Практический способ расчета кавитирующих гребных винтов в косом потоке / Ю.М. Садовников // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1958. - Вып. 134. - С. 39-60.

97. Садовников, Ю.М. Расчет гидродинамических сил, действующих на кавитирующие гребные винты в неоднородном поле скоростей / Ю.М. Садовников // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1967. - Вып. 237. - С. 8389.

98. Садовников, Ю.М. Результаты систематических испытаний кавитирующих гребных винтов в скошенном потоке / Ю.М. Садовников // Теория и приложения механики, Варна, сентябрь 1981 г. докл., кн. 4, секция 8 Варна, 1981.-С. 34-41.

99. Сахновский, Б. М. Прогнозирование мощности главных двигателей при проектном обосновании характеристик скоростных судов / Б. М. Сахновский // Судостроение. 2006. - №5. - С.23-27.

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

101. Сахновский, Б. М. Экспериментальное исследование ходкости традиционных и «гибридных» скоростных катамаранов / Б. М. Сахновский, Э. Б. Сахновский // Современные проблемы кораблестроения. Труды НГТУ. 2005. - Т. 46. - С.30-39.

102. Седов, Л.И. Плоские задачи гидродинамики и аэродинамики / Л.И. Седов. -М.: Наука, 1980.-448 с.

103. Скоростное судно-катамаран повышенной мореходности на 250 пассажиров / А. Д. Круглов, Б. 3. Левин, А. С. Петров, С. Б. Шур // Судостроение. 1995. -№4. - С.3-7.

104. Соболев, Г.В., Красницкий А. Д. Гидродинамические характеристики трапециевидных по шпангоутному сечению несущих поверхностей СПК / Г.В. Соболев, А.Д. Красницкий // Вопросы речного судостроения, Горький. 1971, с. 36-51.

105. Соболев, Г.В. О взаимодействии руля, рудерпоста и корпуса судна / Г.В. Соболев, А.Д. Красницкий // Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова. Л., 1969. -Вып. 126.-С. 65-73.

106. Соболев, Г.В. О поворотливости судов на крыльях/ Г.В. Соболев. // Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова. Л., 1968. - Вып. 104. - С. 96-105.

107. Соболев, Г.В. Управляемость корабля и автоматизация судовождения/ Г.В. Соболев. Л.: Судостроение, 1976. - 477 с.

108. Соболев, Г.В. Управляемость судов с динамическим поддержанием: Учебное пособие / Г.В. Соболев. Л.: ЖИ, 1976. - 117 с.

109. Соколов, В. П. Экспериментальное исследование гидродинамики скоростных катамаранов / В. П. Соколов // Материалы III научно-технической конференции «Алферьевские чтения», ч. II. Н.Новгород, 1991. - С.88-95.

110. Соколов, В.Т. Гидродинамические характеристики подводного крыла, работающего в системе тандем / В. Т. Соколов // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1961. - Вып. 169. - С. 3-26.

111. Соколова, Е.В. Обоснование компоновочных решений при проектировании скоростных катамаранов / Е.В. Соколова // Морской вестник. 2006. - №3.С.85-90.

112. Соловей, С.Б. Влияние продольного градиента килеватости днища на гидродинамические характеристики глиссирующих катеров / С.Б. Соловей // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1975. - Вып. 283. - С. 93-96.

113. Соломенцев, О. И. Анализ особенностей двухкорпусного судна как объекта оптимизации / О. И. Соломенцев // Материалы III научно-технической конференции «Алферьевские чтения», часть II. Н. Новгород, 1991. - СЗ-12.

114. Суслов, Г.В. Аналитическое исследование влияния профиля на распределение давления по поверхности подводного крыла / Г.В. Суслов // Сб. научн. трудов ГИИВТ.- 1987.-№229.-С. 159-175.

115. Суслов, Г.В. Аналитическое исследование влияния удлинения на гидродинамические характеристики подводного крыла на основе теории несущей линии / Г.В. Суслов // Сб. научн. трудов ГИИВТ. 1988. - № 235. - С. 169-180.

116. Суслов, Г.В. К развитию теории несущей поверхности подводного крыла на основе модели из двух П-образных вихрей / Г.В. Суслов // Материалы научн.-техн. конф. по проектированию скоростных судов 1986, 1988 г.г. Горький, 1990.-С. 47-48.

117. Суслов, Г.В. Расчет оптимальной формы крыла, движущегося под свободной поверхностью с большими числами Фруда / Г.В. Суслов // Асимптотические методы в теории систем, АН СССР, Сибирское отделение. Иркутск: Иркутский научный центр, 1990. - С. 48-51.

118. Титов, И.А. Ходкость быстроходных судов / И.А. Титов, И.Т. Егоров, В.Ф. Дробленков. Л.: Судостроение, 1979. - 256 с.

119. Ткач, А.Я. О влиянии весомости среды на гидродинамические характеристики несущей поверхности / А.Я. Ткач // Проблемы гидродинамики судна. Л., 1983. - С. 76-82.

120. Хазова, Вик. И. Исследование управляемости высокоскоростных пассажирских катамаранов на подводных крыльях / Вик. И. Хазова // Транспортное дело России. 2011. - №2. - С.58 - 61.

121. Хазова, Вик. И. Определение мощности двигателей скоростного катамарана / Вер. И Хазова, Вик. И. Хазова // сб. докладов IX международн. молодежи, науч.-техн. конф. «Будущее технической науки». Н.Новгород, 2009. - С. 226.

122. Хаскинд, М.Д. Гидродинамическая теория качки корабля / М.Д. Хаскинд. -М.: Наука, 1973.-328 с.

123. Чудинов, С.Д. О подъемной силе подводного крыла конечного размаха / С.Д. Чудинов // Труды ВНИТОСС. 1955. - т. 6, вып. 2. - с. 74-92.

124. Шалларь, A.B. Экспериментальное исследование гидродинамических сил, действующих на крылья и корпус СПК при движении на тихой воде / A.B. Шалларь, Б.В. Косов // Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова. Л., 1968. - Вып. 122. -С. 62-68.

125. Школьников, Г. В. Экскурсионный катамаран «Отдых» / Г. В. Школьников // Судостроение. 1964. - №7. - С. 1-4.

126. Юдин, Е.Б. Гидродинамические характеристики моделей судов, определяющие поворотливость и устойчивость на курсе / Е.Б. Юдин // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. Л.,1958. - Вып. 126. - С. 106-129.

127. Юдин, Е.Б. Качественные характеристики управляемости судов намалопогруженных подводных крыльях/ Е.Б. Юдин // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. Л., 1967. - Вып. 239. - С. 109-120.191 .Comfort is our goal //Rodriquez quarterly 2005. - №6. - P. 10-13.

128. Патент 4606291 США. Catamaran with hydrofoils / K.G.W. Hoppe. №492703; заявлено 9.05.1983; опубл. 19.08.1986, Бюл№. - 14 с.

129. Численное моделирование обтекания и кинематики полупогружного судна с подводными крыльями / М. Kazuhiro, D. Yasuaki, Т. Naohisa, Т. Hiroyuki // Дзосэнкай кайхо Trans. W. - Jap. Scoc. Nav. Archit., 1991. - № 82. - P. 41-52.

130. Hoppe, K.G.W. Performance evaluation of high speed surface craft with reference to the hysucat development / K.G.W. Hoppe // Fast Ferry International. 1991. -№1,№3.

131. Hoppe, K.G.W. Recent applications of hydrofoil-supported catamarans / K.G.W. Hoppe // Fast Ferry International. 2001.

132. Hoppe, K.G.W. The hysucat development, Internal report 1989, Mech., Eng., Dept., university of Stellenbosch, RSA

133. Kozhukharov, P.G. And approach to computer-aided high-speed propeller design/ P.G. Kozhukharov, V.H. Hadjimikhalew // Int. symposium on propellers and cavitation, Chine. 1986. - P.27-36.

134. Kozhukharov, P.G. Cavitating propeller characteristics and their use in propeller design / P.G. Kozhukharov, Z.Z. Zlatev // High-speed surface craft conf., London. -1983. -P.221-240.

135. Kozhukharov, P.G. Investigation on cavitating screw propellers operating in oblique flow/ P.G. Kozhukharov // 2nd Int. Conf. Cavitatat., September 1983, London. -1983. -P.183-195.

136. Leclerc, I. Unsteady linearized lifting-surface theory on the presence of a free surface /1. Leclerc, P. Salaun // J. Ship. Res. 1987. - 31,1 3. - P. 151-163.

137. Loveday, N.H. The design of a hydrofoil system for sailing catamarans / N.H. Loveday, G. Migeotte, T.W. von Backstrom // R&D Journal. 2008. - №24. - P.12-17.

138. Mitsuhiko, O. On the unusual phenomenon and its prevention in turning ability of high speed craft / O. Mitsuhiko, I. Tetsuo, A. Shoichi // Сэйбу дзосэнкай кайхо = Trans. W.-Jap. Scoc. Nav. Archit. 1990. - 1 80. -P.87-96.

139. Panov, A. Investigation on longitudinal motion dynamics of surface piercing hydrofoil type "Kometa" / A. Panov, P Bogdanow , P. Kozhukharov // Int. High Performance Vehicle Conf.доклады конференции, Shanghai, 1988. P. IY-2, 1-15.

140. Simeone, М. The hydrodynamic lift effect on the stability and on the banking angle of the fast crafts / M. Simeone // FAST 91: 1st. Int. Conf. Fast Sea Transport, Trondheim, June 1991, vol.1. -Trondheim, 1991. -P.331-345.

Похожие работы

Кораблестроение
05.08.00