автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.03, диссертация на тему:Совершенствование метода расчета нагрузок, определяющих прочность скоростного катамарана, и анализ влияния на них основных конструктивных факторов судна

На правах рукописи

Фам Тхань Чунг

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА НАГРУЗОК, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ПРОЧНОСТЬ СКОРОСТНОГО КАТАМАРАНА, И АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ НА НИХ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ФАКТОРОВ СУДНА

Специальность 05.08.03 - Проектирование и конструкция судов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2009

003464501

Работа выполнена на кафедре конструкции судов ГОУ ВПО «Сан Петербургский государственный морской технический университет».

Научный руководитель: Доктор технических наук

Крыжевич Геннадий Брониславович.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Бойцов Геннадий Владимирович,

Ведущая организация: ФГУ "Российский морской регистр судоходства"

Защита состоится «31» 1^*^2009 г. в 14-00 на заседании диссертационн го совета Д 212.228.01 при Санкт-Петербургском государственном морско техническом университете по адресу: 190008, Санкт-Петербург, ул. Лоцман екая, д.З, Актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургског государственного морского технического университета.

Автореферат разослан «_» 2009 г.

Кандидат технических наук

Кутенёв Андрей Александрович.

(г. Санкт-Петербург)

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.228.01 д.т.н., профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. В судостроении республики Вьетнам в последние >ды наблюдается повышенный интерес к многокорпусным судам для мор-ких условий плавания. Из них особое внимание уделяется скоростным ка-амаранам (СК), позволяющим быстро и в широком диапазоне погодных ;ловий осуществлять коммерческие перевозки пассажиров и грузов как в рибрежной и межостровной зонах, так и на дальних морских акваториях. К К в данной работе отнесены суда, движение которых в соответствии с крикнем Фруда происходит в переходном режиме или в условиях перехода к иссированию.

Движение на развивающемся морском волнении известных в настоящее ремя типов скоростных катамаранов сопровождается быстрым ростом воз-ущающих сил, вызывающих качку и вибрацию, а также увеличением веро-гности ударов соединительного моста о волны с ростом его интенсивности, ри большой интенсивности волнения и обычных скоростях хода амплитуд-ые значения сил, вызванных такими ударами, имеют порядок весового во-оизмещения судна, а ускорения достигают значений, близких к ускорению вободного падения (в центре тяжести судна) или в три раза и более пре-ышающих его (в носовой оконечности). Для решения проблем прочности нструкций и рационального проектирования таких судов необходимо иметь чную информацию о внешних силах, действующих на конструкции корпу-ов и соединительного моста, и о характере влияния конструктивных пара-етров СК на эти силы.

Оценки экстремальных значений нагрузок могут быть выполнены с ис-ользованием нормативно-технических документов ведущих кпассификаци-нных обществ. Однако изложенные в них методики приближенной оценки нешних сил обладают недостатком, связанным с неполным учетом в рас-етных схемах особенностей конструкции судна. Это обстоятельство суще-твенно снижает точность расчетных оценок, ведет к проектированию судна условиях неполноты информации о внешних воздействиях, исключающей озможность принятия оптимальных решений, и вызывает необходимость кончательной оценки нагрузок лишь на стадии сдаточных испытаний судна, акая уточненная оценка обычно производится путем проведения тензомет-ирования конструкций, а также измерения ускорений и гидродинамических авлений. На основе экспериментальных данных, полученных при таких ис-ытаниях, уточняются условия эксплуатации СК (допускаемая интенсивность олнения и скорость хода судна при этой интенсивности) и обеспечивается го эксплуатационная безопасность. В связи с отмеченным ранее, совер-енствование методов расчета нагрузок, определяющих прочность скорост-ых катамаранов, и анализ влияния на эти нагрузки основных конструкгив-ых факторов судна являются актуальными проблемами и имеют большое рактическое значение для судостроения. Объест исследования - скоростные катамараны и их конструкции.

Предмет исследования - внешние нагрузки, определяющие прочност СК; зависимость этих нагрузок от конструктивных и эксплуатационных фа торов; общая вибрация СК, вызываемая воздействием морских волн.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы являю ся совершенствование метода расчета внешних сил, определяющих про ность скоростного катамарана, анализ влияния на эти силы основных коне руктивных факторов судна, а также разработка рекомендаций по эффекти ному снижению внешних воздействий на корпусные конструкции и матери, лоёмкости корпуса, повышению комфортабельности и экономической эс феюгивности скоростных катамаранов.

Анализ практики проектирования СК показывает, что на выбор толщи элементов судовых конструкций и размеры балок набора заметное влияни оказывают лишь такие характеристики внешних нагрузок как ускорения центре тяжести судна и в носовой оконечности, изгибающие моменты, дей ствующие в поперечных сечениях СК, ударные гидродинамические давлени на корпуса и соединительный мост при слеминге. В связи с этим обстоя тельством упомянутым характеристикам в диссертационной работе уделя ется особое внимание.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1) Разработан алгоритм расчета внешних сил, определяющих общую местную прочность СК,

2) Разработана программа расчета внешних сил, определяющих проч ность СК,

3) Выполнен анализ влияния конструктивных параметров на характери стики внешних нагрузок,

4) Разработан упрощенный способ расчета внешних нагрузок, опреде ляющих прочность скоростного катамарана,

5) Разработаны рекомендации по рациональному проектированию ско ростных катамаранов, направленные на снижение внешних нагрузок,

6) Оценена достоверность полученных теоретических результатов пу тем сопоставления результатов расчетов автора и экспериментальных дан ных, полученных Г.Б. Крыжевичем и описанным в его работах.

Методы исследования. Для решения задач, поставленных в работе, по требовалось привлечение методов гидродинамики, теории качки судна, рас чета общей вибрации и внешних сил, а также методов статистической дина мики нелинейных систем.

Расчет нагрузок, определяющих общую прочность СК, выполнялся с по мощью компьютера на основе алгоритма, включавшего расчет продольно" качки и нагрузок, нелинейно связанных с процессом волнения, ускорени" точек судна, а также динамического изгиба катамарана при ударном взаимо действии соединительного моста с волнами. На основе результатов систе матических расчетов построена аппроксимационная зависимость наиболь ших ускорений в центре тяжести судна от эксплуатационных и конструктив ных факторов СК, а также уточнены зависимости, связывающие нагрузки, определяющие общую прочность судна, и наибольшие ускорения в центр

яжести с/дна. С помощью таких зависимостей разработан инженерный спо-:об упрощенной оценки внешних сил, не требующий больших затрат времени и высокой квалификации расчетчика. Сопоставление результатов расчетов по этому способу с более точными численными исследованиями на основе расчетов на компьютере качки и динамического взаимодействия конст-эукций СК с волнами показало приемлемость его использования в практике 1роекгирования судов.

Научная новизна работы

В работе сформулированы два важных для практики проектирования СК шучных вывода:

1. Выявлено, что при слеминге носовой оконечности соединительного /юста СК с традиционными проектными решениями (наличие в носовой час-и моста плоских образований и отсутствие наделок) в условиях интенсив-юй качки возникают неблагоприятные режимы дестабилизации килевой кач-и и общей вибрации, приводящие к увеличению качки, вибрации судна и 1нтегральных характеристик внешних нагрузок, определяющих общую проч-юсть.

2. Установлено, что специальные конструктивные меры (уменьшение ертикального клиренса в кормовой оконечности, установка клинообразных аделок на носовой части соединительного моста, уменьшение протяженно-ти по длине судна соединительного моста и др.) позволяют существенно лиять на неконсервативные свойства СК как системы, совершающей колебания в жидкости. В частности, эти меры ведут к увеличению гидродинами-еского демпфирования качки и общей вибрации, к существенному сниже-ию внешних воздействий на корпусные конструкции и повышению комфор-абельности этих судов.

На основе разработок математических моделей продольной качки и об-<ей вибрации, полученных при этом научных выводов, проделанных расче-ов ударного взаимодействия соединительного мости и корпусов СК с волами, а также на базе систематических расчетов внешних нагрузок получены ледующие теоретические и прикладные результаты:

• разработан новый метод расчета внешних воздействий на СК и общего дина-ического изгиба катамаранов при ударах соединительного моста о волны с четом явления гидродинамического демпфирования колебаний;

• впервые выполнен анализ влияния ряда конструктивных параметров СК (со-тношения вертикального клиренса в носовой и кормовой частях судна, протя-енности соединительного моста вдоль судна, относительной ширины корпусов,

наличия клинообразных наделок на носовой части соединительного моста) на расчетные значения характеристик внешних сил, определяющих прочность катамаранов;

•на основе результатов анализа разработаны новые рекомендации по эффективному снижению внешних воздействий на корпусные конструкции и повышению комфортабельности СК.

Практическая ценность работы и внедрение результатов. Получень упрощенные расчетные зависимости для оценки внешних сил, определяю щих прочность СК, с учетом всех важнейших конструктивных и эксплуатаци онных факторов. Эти зависимости могут быть использованы при проектиро вании СК, обеспечивая существенное увеличение точности прогнозировани! внешних сил и возможность принятия рациональных конструктивных реше ний. Проанализирован характер влияния эксплуатационных и конструктив ных факторов СК на внешние силы. Результаты анализа и сформулирован ные в диссертации рекомендации по рациональному проектированию СК направленные на снижение внешних нагрузок, позволяют проектанту за сче изменений геометрической формы или соотношений размеров судна замет но повлиять на качку судна, на общую вибрацию, на величины внешних на грузок, усталостный ресурс и материалоемкость судовых конструкций и, i конечном итоге, на показатели его экономической эффективности.

Предложенный автором упрощенный практический метод расчета внеш них сил использован в практике проектирования СК. Результаты работы включены в содержание курсов, читаемых для студентов и аспиранта Санкт-Петербургского государственного морского технического университет; на кафедрах строительной механики корабля и конструкции судов.

На защиту выносятся следующие основные результаты работы:

1. усовершенствованная методика оценки внешних сил, определяющи: общую прочность СК;

2. результаты анализа влияния эксплуатационных и конструктивных фак торов СК на внешние силы, позволяющие проектанту за счет относительно небольших изменений формы или соотношений размеров судна заметно повлиять на его качку, на величины внешних нагрузок и материалоемкость СК, и, в конечном итоге, на показатели его экономической эффективности.

3. вывод о том, что при интенсивной качке СК, происходящей в условиях взаимодействия плоских участков соединительного моста с волной, могут появляться неблагоприятные режимы дестабилизации килевой качки и общей вибрации, приводящие к увеличению качки, вибрации судна и интегральных характеристик внешних нагрузок, определяющих общую прочность.

4. рекомендации по рациональному выбору конструктивных параметров судна, направленному на уменьшение дестабилизации колебаний (вплоть до полного ее исчезновения), на повышение гидродинамического демпфирования колебаний и, в конечном итоге, на снижение расчетных характеристик внешних сил, материалоемкости конструкций, на повышение ресурса конструкций и комфортабельности этих судов.

Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях: 1) Четвертой международной конференции «Военно-морской флот и судостроение в современных условиях» NSN'2007 (г. Санкт-Петербург, 2007 г.); 2) 22-ой международной конференции «Математическое моделирование в механике деформируемых тел и конструкций. Методы граничных и конечных элементов» (ВЕМ & FEM 2007, г. Санкт-Петербург, 2007 г.); 3) научно-технической конференции по

роительной механике корабля, посвященной памяти профессора 1.Ф. Папковича (г. Санкт-Петербург, 2007 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 5 научно-технических абот; из них одна без соавторов. В изданиях из Перечня ВАК опубликована дна научная статья (в соавторстве, доля автора диссертации -80%).

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, 4 глав и заточения, содержит 167 страниц основного текста (включая 87 рисунков), 2 границы оглавления, список литературы из 141 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении рассмотрены современные тенденции развития скоростных ггамаранов как в мировом, так и в российском судостроении. Отмечены >нструкгивные особенности современных CK, ключевые вопросы, возни-5ющие при проектировании, обеспечении мореходных качеств и оценке нешних сил, определяющих прочность конструкций. Повышению мореход-ости катамаранов посвящены работы Бородая И.К., Дубровского В.А., Ля-овицкого А.Г., Сахновского Э.Б., Соколова В.П., Эллиса Я.М. и других ав->ров. Проблема внешних сил, действующих на тихоходные катамараны, свещалась в работах Галахова И.Н., Ершова Н.Ф., Чижика В.А. и др. Вместе тем по этой проблеме почти нет исследований применительно к CK. Несением являются работы Крыжевича Г.Б., положенные в основу методи-и оценки нагрузок, действующих на CK, содержащейся в "Правилах кпасси-икации и постройки высокоскоростных судов" (Санкт-Петербург, Российский орской регистр судоходства, 2004 г., HD No 2-020101-038). Важной методо-огической основой для выполнения диссертационной работы служили так-е работы Бойцова Г.В., Короткина Я.И., Павлиновой Е.А., Ростовцева Д.М., латонова В.Г., Чувиковского Г.С. и др. Из авторов зарубежных работ, пред-тавляющих значительный интерес в связи с проблематикой диссертации, ледует упомянуть Davis М., Gee N., Gianotti М, Kvälsvold J., Faltinsen O.M.

Значительное внимание во введении уделено обоснованию актуальности емы диссертации. Сформулирована цель диссертационной работы и ре-аемые в ней задачи. В виде краткой аннотации приводятся основные ре-ультаты работы, выносимые на защиту диссертации.

В первой главе описаны основные особенности использованной матема-ической модели продольной качки CK, при которой судно рассматривается ак твердое тело, испытывающее воздействие гидродинамических сил, обу-ловленных волнением и колебательным движением судна при качке. Веро-тностный анализ нагрузок и оценка экстремальных величин внешних сил имеющих обеспеченность 1Q"4) для данного стационарного режима про-ольной качки в условиях трехмерного морского волнения производится на снове информации, полученной при расчетах качки и внешних сил, дейст-ующих в условиях регулярного волнения. Считается, что в таких условиях оздействие испытывают следующие четыре элемента катамарана: два бо-овых корпуса, соединительный мост и наделка моста, расположенная в но-овой части судна. Наделка представляет собой клинообразное тело с за-

острением в носовой оконечности моста и транцевым окончанием в район 5-7 теоретического шпангоута.

Уравнения динамического равновесия судна при продольной качке имеют вид

4

м ¿1+ ¡Еп(а1АА>ъ>02>Я2>£в>Ух*х>*}*х:=о'>

*н 4

1уйг + ¡^ъ(а1,а],а1,а2,а2,а2,£в,Ух,х^)хск = 0,

где а^ и а2 - обобщенные координаты продольной качки (вертикальное перемещение точек плоскости мидель-шпангоута и угол дифферента соответственно); М - массовое водоизмещение судна; 1у - момент инерции масс судна относительно поперечной оси, проходящей через миделевое сечение; - погонная гидродинамическая нагрузка, вызванная движением судна при продольной качке и складывающаяся из сил, действующих на левый и правый боковые корпуса катамарана (¿ = 1 и / = 2), на наделку (1=3) и на соединительный мост (г = 4); <^в{х,{) - уравнение профиля

волны; Ух - скорость хода судна; хн и хк - абсциссы носовой и кормовой

оконечностей судна.

Гидродинамические нагрузки являются в общем случае нелинейными

функциями перемещений поперечных сечений катамарана относительно поверхности жидкости (т.е. относительных перемещений), скоростей относительных перемещений и относительных ускорений, которые зависят от

обобщенных координат (д^ и а2), скоростей и й2), а также ускорений

(Щ и #2) качки. Поэтому приведенные зависимости представляют собой

систему нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений для определения обобщенных координат и других параметров качки. Такая система интегрируется с использованием численных методов.

Силы и г2 вычисляются с учетом этапа (стадии) колебательного движения каждого поперечного сечения корпуса в жидкости. Будем различать этап погружения шпангоутного контура корпуса в жидкость и этап квазистационарного колебательного движения контура в жидкости. Этап погружения шпангоутного контура наблюдается после оголения корпуса в процессе качки судна на интенсивном волнении и начинается с момента соприкосновения нижней точки контура с поверхностью волны. В процессе этого этапа разви-

аются большие погонные гидродинамические силы для определения оторых на первой стадии погружения, заканчивающейся при достижении снований брызговых струй скуловой линии корпуса, в главах 1 и 2 описан пособ, основанный на использовании формулы Лагранжа второго рода, за-исываемой в виде

(х) = d/dt(dT/dА)- ЗТ/дА + 8D/8A.

Здесь Т = 1/2 - кинетическая энергия жидкости при плоском

бтекании шпангоута (за исключением энергии брызговых струй); Л(х, i) -тносительные перемещения контура поперечного сечения корпуса и вол-ового профиля (расстояние от поверхности воды до погруженного в воду иля), зависящие от относительного перемещения корпуса и волновой по-ерхности при продольной качке, вибрационных перемещений судна, а так-е от среднего значения заглубления линии киля, зависящего от скорости

ода судна и интенсивности волнения; ju(a) = KQC^Cj^pb2 {А)/%- при-оединенная масса воды, зависящая от формы погруженной части шпанго-

а и ширины действующей ватерлинии Ь{/£)\ KQ , Cj и с2-поправочные

оэффициенты, учитывающие подъем свободной поверхности воды при по-ужении тела (появление "волны вытеснения"), трехмерность потока жидко-и и влияние отступления формы погруженной части поперечного сечения т эллипса соответственно; D- диссипативная функция Релея, учитывающая ассеяние энергии брызговыми струями, которая оценивается следующим бразом

D = -0,5 dEjdt = 0,5A2 d^A^fp - l/l^dt.

Здесь fp = 1/[2 — cos /?(Д х)]; /3(А, х) - угол между касательной к

онтуру шпангоута корпуса (в точке расположения основания брызговой руи) и невозмущенной поверхностью жидкости.

После входа в воду скулы корпуса указанные погонные силы начинают ыстро убывать. На этой стадии погружения погонные гидродинамические илы определяются по формуле

где А2 - глубина погружения поперечного сечения корпуса, отсчитывае-ая от его положения, при котором основание брызговой струи достигло куловой линии; В(х) - ширина корпуса на уровне скуловой линии; Cw{j3)

- безразмерный коэффициент сопротивления Д.К. Бобылева, зависящий о угла килеватости корпуса /?; //0(Д2) - первообразная переходной функ

ции Г.В. Логвиновича.

Этап погружения корпуса в жидкость условно считается законченным то гда, когда эти силы становятся равными погонным гидродинамическим си лам, вычисленным по известным значениям относительных (по отношению поверхности жидкости) перемещений, скоростей и ускорений шпангоутног контура в соответствии с известными методическими рекомендациями, из ложенными в монографии " Волновые нагрузки корпуса судна" (авторь Д.М. Ростовцев, Я.И. Короткин и О.Н. Рабинович, издательство "Судострое ние", 1987 г.). В их основу положено решение задачи о малых стационарны гармонических колебаниях контура на поверхности жидкости. Определяемые

по этим рекомендациям силы и на этапе квазистационарного колеба

тельного движения контура полагаются состоящими из восстанавливающей (гидростатической), инерционной, демпфирующей и возмущающей составляющих.

Процесс погружения наделки в жидкость также полагается состоящим из двух стадий. Считается, что первая стадия начинается с момента соприкосновения нижней точки наделки с поверхностью волны, а заканчивается тогда, когда основание брызговой струи, образующейся при погружении какого-либо поперечного клинообразного сечения наделки, достигает поверхности

бокового корпуса. Погонные гидродинамические силы г3 на этой стадии определяются тем же способом, каким они вычисляются при погружении боковых корпусов в жидкость. На второй стадии погружения наделки в жидкость (в случае ее реализации), как правило, происходит более быстрое увеличение площади смоченной поверхности наделки и моста и присоединенной массы жидкости, в связи с чем на этой стадии возможно появление очень больших ударных гидродинамических усилий (их максимумы могут иметь порядок весового водоизмещения судна). Для оценки таких ударных гидродинамических усилий Гц{х) разработан специальный способ расчета. Этот

же способ (в более простом варианте) применяется и при расчете удара носовой и кормовой частей соединительного моста без наделки о встречные волны.

Основываясь на выводах работ Г.Б. Крыжевича, можно считать, что при анализе общей прочности обычных СК с развитыми надстройками, имеющих над соединительным мостом надежно перевязанные с корпусами поперечные переборки, в условиях воздействия ударных нагрузок достаточно принимать во внимание только то напряженно-деформированное состояние судна, которое соответствует основному тону общей вибрации. Такая вибрация не сопровождается заметным искажением формы поперечных сечений судна и может трактоваться как двухузловая балочная форма вертикальных изгибных колебаний. Поэтому при анализе общей вибрации скоростной ка-

амаран идеализируется в виде плавающей (безопорной) балки с перемен-юй формой поперечных сечений и с параметрами жесткости, изменяющимися вдоль ее оси.

В главе 1 подробно излагается способ оценки гидродинамических сил, взвивающихся при общей вибрации СК. Рассмотрены инерционные, 1емпфирующие и возмущающие составляющие этих сил. Для оценки юследней составляющей рассмотрена схема расчета гидродинамических ил при погружении в невозмущенную жидкость плоского контура. Установ-1ено, что при скоростных режимах хода колебательное движение СК относи-ельно жидкости приводит к исчезновению консервативных свойств у меха-ической системы "судно - окружающая жидкость". Показано, что гидродина-1ические силы сопротивления решающим образом влияют на общую вибра-[ию скоростного судна в соответствии с основным тоном колебаний. В связи этим в главе 1 развит новый подход к расчету общей вибрации СК с учетом идродинамического демпфирования колебаний. Установлена структура равнений гидроупругих колебаний СК. Изложен алгоритм расчета общей ибрации с использованием метода Бубнова-Галеркина.

Во второй главе описаны особенности процессов, происходящих при инамическом изгибе скоростного катамарана, обусловленном его заимодействием с волнами. Изложен эффективный алгоритм нтегрирования нелинейных уравнений общей вибрации СК, позволяющий меньшить расходы машинного времени по сравнению с традиционными етодами интегрирования. Особое внимание уделено оценке идродинамических сил и динамического изгиба катамарана при ударном заимодействии его соединительного моста с волнами.

В процессе удара соединительного моста без наделки о волну, наблю-

ающегося при ходе судна со скоростью Ух на регулярном волнении пря-

ым курсом, по отношению к фронту распространения волн, перетекание идкости в поперечном направлении ограничивается корпусами, поэтому ри приближенной оценке возникающих гидродинамических сил движение астиц жидкости полагается плоским. Для определения вертикальной удар-

ой нагрузки Ку на начальной стадии удара соединительного моста о волну

спользуется физическая модель погружающейся в жидкость пластинки бес-онечного размаха и используется уравнение Лагранжа:

Яу/В = е!/ж(дТ/дк)-дТ/дк + дй/дк,

где Т = [лк2 ¡2— кинетическая энергия жидкости; к — глубина погру-ения линии слома моста в жидкость; В—ширина моста (горизонтальный

клиренс); /л = к^жр12— присоединенная масса воды, приходящаяся на единицу ширины моста; р — плотность жидкости; к —коэффициент, учи-

тывающий влияние волны вытеснения (подпора жидкости) на присоединен ную массу Ц \\— проекция на горизонтальную ось длины смоченной част

моста, найденная без учета волны вытеснения; к = Ув + У^/З — эквива лентная скорость погружения; /? — мгновенное значение угла входа пла стинки в воду; ¥в — вертикальная скорость погружения моста в волну; О ■

диссипативная функция Релея, учитывающая рассеяние энергии брызговы ми струями и в гидродинамическом следе (вследствие стекания импульсов ' линии излома моста).

Подстановка в приведенную выше формулу выражений для кинетической энергии и диссипативной функции и учет связи между параметрами / и Л, приводят к следующему выражению для гидродинамической силы при сле-минге соединительного моста

Яу = 0,25крВ1(к/в1/2 + + Ух)2ър\

где = +1/2); /у - коэффициент пропорциональности, равный

отношению присоединенной массы формируемой той частью течения, которая обусловливает поток в брызговой струе и гидродинамическом следе (и соответствует ненулевым граничным условиям на поверхности жидкости и нулевым граничным условиям на поверхности пластины) к ударной присоединенной массе //, определяемой при нулевых граничных условиях на поверхности жидкости.

На основе этого выражения для силы Яу получены формулы для оценки

гидродинамических сил, развивающихся при общей вибрации судна, вызванной слемингом моста. Эти силы состоят из инерционных, депфирующих и возмущающих составляющих.

В главе 2 анализируется динамика изгиба СК при ударах корпусов о воду, а также при ударах волн в соединительный мост и в наделку моста.

Показано, что учет гидродинамического демпфирования колебаний заметно влияет на расчетные оценки динамических изгибающих моментов даже в случае полного затухания колебаний в промежуток времени между следующими друг за другом ударами. Если же такое затухание не происходит, то учет такого демпфирования может изменить результаты расчета в несколько раз (по сравнению расчетом, основанным на учете лишь внутренних потерь 8 конструкциях и системах судна в соответствии с традиционными способами). Установлено, что при днищевом слеминге существенное влияние на величины возмущающих и демпфирующих сил оказывает как скорость хода судна и интенсивность волнения, так и форма носовой оконечности корпусов (изменение угла подъема килевой линии и гидродинамическая крутка поверхности носовой части корпусов).

Изложен способ оценки динамических изгибающих моментов, вызванных таким ударом. Предложены способы учета гидродинамического демпфиро-

12

вания возникающей при этом общей вибрации.

В главе 2 показано, что динамический изгиб СК при слеминге и волновой вибрации представляет собой процесс параметрических колебаний. При оценке амплитуд колебаний важно учитывать обусловленную качкой судна зависимость от времени таких параметров гидроупругой системы, как присоединенные массы жидкости и коэффициенты гидродинамического сопротивления колебаниям.

Сопоставление результатов расчета продольных изгибающих моментов по описанному здесь способу с экспериментальными данными, полученными путем испытаний натурного судна (рис. 1), показало их удовлетворительное согласование и подтвердило достоверность описанного метода расчета гидродинамических сил при слеминге моста и динамического изгиба катамарана.

а) б)

Рис. 1. Сопоставление результатов расчета прогибающего моментаЗ%-ной беспеченности в миделевом сечении двухкорпусного катера КВП-11 с дан-ыми мореходных испытаний в условиях хода навстречу нерегулярному олнению со средним периодом, равным 4,8 с:

) при переменной интенсивности волнения и постоянной скорости хода Ух =22,5 узла,

)при переменной скорости хода и постоянной высоте волны 3%-ной беспеченности /г3о/0 = 2,05 м.

В третьей главе проанализированы возможности увеличения емпфирования колебательных процессов при продольной качке и общей брации за счет использования конструктивных средств. Рассмотрена пецифика демпфирования колебаний скоростных судов и получены прощенные расчетные зависимости для оценки характеристик емпфирования. Выполнен анализ влияния вертикального клиренса и ормы соединительного моста на характеристики демпфирования качки и ибрации СК.

Установлено, что при обычной для скоростных катамаранов форме ватерлиний корпусов, имеющих заострение в носу и транцевое окончание, в скоростных режимах хода наблюдается значительное гидродинамическое демпфирование колебаний. В условиях волнения характер демпфирования в течение одного цикла вынужденной качки может существенно измениться. Так, например, неблагоприятная ситуация складывается при погружении в волну плоской носовой оконечности моста катамарана в процессе его продольной качки. В этом случае смачивание моста (вплоть до района нулевого теоретического шпангоута, а иногда и значительно носовее) вызывает сильную дестабилизацию колебаний (рис. 2а).

а)

КхчХХхХХх^оХч

«3

б)

Е>

/

/

/

/

/

/

\\ /

N 1

М /

\\/

Рис. 2. Формы проекций смоченных поверхностей СК на горизонтальную плоскость при погружении в волну оконечностей и их влияние на качественные и количественные характеристики свободных колебаний судна, вызванных в трех рассмотренных здесь случаях (а, бив) одним и тем же внешним импульсным воздействием в начальный момент времени (сплошная линия - упругие перемещения корпуса при общей вибрации, штриховая - огибающая амплитуд колебаний):

а) дестабилизация колебаний при погруженной в воду носовой оконечности моста с плоскими образованиями (рис. 4а); б) устойчивые колебания при погруженной в воду носовой оконечности моста с клинообразной наделкой (рис. 46); в) интенсивное демпфирование колебаний при погружении в воду кормовой оконечности моста.

Импульсное воздействие на мост при слеминге приводит к появлению упругих колебаний корпуса, амплитуды которых (как и амплитуды динамических изгибающих моментов в сечениях корпуса) вследствие дестабилизации (эффекта отрицательного трения) в последующие моменты времени увеличива-

ются (рис. 2а, За) до тех пор, пока смоченная поверхность моста не снизится до малых размеров.

Смачивание носовой оконечности моста оказывает также определенное дестабилизирующее влияние на килевую качку и на колебания точек в носовой части судна. Эффективным приемом, снижающим дестабилизацию килевой качки и основного тона вибрации, является отказ от использования плоских образований в носовой оконечности моста и применение наделки в виде клинообразного тела (рис. 26, 36). Его наличие способно "парировать" процесс дестабилизации, вследствие чего значительно уменьшаются изгибающие моменты в поперечных сечениях катамарана (рис. 3 и 4) при его качке в условиях интенсивного волнения.

а) Продольный разрез носовой части 6) Вид модели судна снизу

Рис. 3 Изменение во времени низкочастотной составляющей (штриховая линия) и суммарного изгибающего момента (сплошная линия) в миделевом сечении катамарана: а) при носовой оконечности моста с плоскими образованиями; б) при носовой оконечности моста с наделкой в виде клинообразного тела

О 0,04 0,08 к3о/о/Ь

Рис. 4. Влияние высоты волны 3%-ной обеспеченности на экстремальные величины изгибающих моментов в миделевом сечении катамарана:

— при носовой оконечности моста с наделкой в виде клинообразного тела:

— при носовой оконечности моста с плоскими образованиями.

15

Результаты расчетов наибольших значений изгибающих моментов в условиях стационарного морского волнения, приведенные на рис. 4, показывают относительно слабое влияние формы носовой части моста на квазистатический и динамический изгиб корпуса при малом волнении (при малой вероятности соударения носовой части моста с волнами) и весьма сильное влияние при больших значениях высоты волны 3%-ной обеспеченности. Это обстоятельство необходимо учитывать при создании скоростных катамаранов для морских трансокеанских перевозок (исключать использование формы носовой части соединительного моста, подобной изображенной на рис. За, и применять наделки или иные конструкторские решения).

Погружение кормовой части моста в воду приводит к благоприятному расположению смоченных поверхностей, при котором реализуется интенсивное гидродинамическое демпфирование килевой качки и основного тона вибрации, способствующее снижению изгиба катамарана в условиях волнения. При этом кормовая часть моста играет роль эффективного пассивного стабилизатора колебаний. Демпфирующие силы при килевой качке СК, соответствующие значительному погружению кормовой части моста в воду и отсутствию

его контакта с жидкостью, приблизительно соотносятся как (В-

ширина судна, Ьк - ширина корпуса СК). Например, при В/Ьк =4 отношение 8, т.е. погружение кормовой части моста приводит к восьмикратному увеличению гидродинамических демпфирующих сил.

Расчеты показывают, что изгибающие моменты в поперечных сечениях катамарана, действующие в условиях морского волнения, могут быть значительно снижены за счет рационального выбора расположения кормовой части

моста относительно уровня ватерлинии (вертикального клиренса Нв) (рис.

5). При таком выборе необходимо учитывать, что клиренс Нв не влияет на

скорость хода судна на тихой воде и слабо влияет на ходовые качества в условиях волнения, поскольку с его уменьшением существенно снижается интенсивность килевой качки, ухудшающая ходкость.

Таким образом, уменьшение клиренса Нв в кормовой части СК и установка наделки на носовую оконечность моста являются эффективными приемами увеличения демпфирования колебаний, снижения нагрузок и повышения комфортабельности судов.

М им 0,20 —

0,15

0,10

0,05

0,01 0,03 0,05 Н„И

Рис. 5. Характер влияния вертикального клиренса в корме Нв на экстремальные величины изгибающих моментов в миделевом сечении катамарана: а) схема продольного сечения судна; б) зависимость изгибающих моментов

от клиренса Нв; 0- при умеренной скорости хода (Рг =0,2); о- при среднем значении скорости хода (Рг =0,6); А-при большой скорости хода (Рг=1,0).

На основе материалов главы 3 можно сделать следующие выводы:

1. Получены основные расчетные зависимости, позволяющие определять силы гидродинамического демпфирования, обусловленные появлением при ходе судна переносных скоростей и кориолисовых ускорений частиц жидкости. Установлены факторы, влияющие на эти силы, позволяющие проектанту за счет относительно небольших изменений формы или соотношений размеров судна изменить силы сопротивления колебаниям и заметно повлиять на качку судна, на величины внешних нагрузок, на материалоемкость судна и, в конечном итоге, на показатели его экономической эффективности.

2. Установлено наличие у скоростных катамаранов с плоскими участками соединительного моста неблагоприятных режимов дестабилизации килевой качки и общей вибрации, существующих в условиях взаимодействия носовой части моста с волной.

3. Установлено, что специальные конструктивные меры (уменьшение вертикального клиренса в кормовой оконечности, установка клинообразных наделок на носовой части соединительного моста и др.) позволяют существенно влиять на гидродинамическое демпфирование СК, уменьшать интенсивность общей вибрации и, благодаря этому, повышать ресурс судовых конструкций, эффективно снижать внешние воздействия на корпусные конструкции и повышать комфортабельность этих судов.

В четвертой главе представлены результаты анализа влияния конструктивных параметров на ускорения катамарана и расчетные величины внешних нагрузок. В качестве расчетных рассматривались изгибающие моменты и перерезывающие силы, действующие в поперечных и продольных

сечениях СК, а также волновые и ударные давления на корпуса и соединительный мост, соответствующие обеспеченности 10"4 на стационарном режиме морского волнения.

При анализе влияния на нагрузки конструктивных факторов во внимание принимались следующие параметры (рис. 6):

- О и - весовое водоизмещение и длина судна между перпендикулярами;

-Ьк\л В - ширина корпуса СК и ширина судна соответственно;

' ^КЛ ' вертикальный клиренс в носовой оконечности катамарана;

- Н^ - вертикальный клиренс в кормовой оконечности;

- расстояние от крайней носовой точки моста в диаметральной плоскости до транца (до кормового перпендикуляра).

а)

;7

1ял

б)

1 , н------1----------^

-1Г ,1 ---— 1

>

>

Рис. 6. Схемы СК с варьируемыми параметрами при постоянном вертикальном клиренсе в средней и кормовой частях судна (а) и переменном клиренсе (б).

При построении графических зависимостей, отражающих влияние конструктивных параметров СК и условий его эксплуатации на расчетные значения внешних сил, (рис. 7-11) варьированию подвергались следующие безразмерные

величины:

- число Фруда Рг (безразмерная скорость хода СК);

- /23о/0 /X - безразмерная высота волны 3%-ной обеспеченности;

- 2Ък / В - относительная суммарная ширина корпусов;

- В / Ь - относительная ширина корпуса;

- Нв /Ь и к^д /Ь - относительные значения клиренса соответственно в носовой и кормовой оконечностях катамарана;

- Ьм / Ь - относительная длина соединительного моста.

Помимо отмеченных факторов при анализе влияния конструктивных параметров СК на величины расчетных нагрузок принимался также во внимание качественный фактор - наличие (отсутствие) противослеминговой наделки на носовой части соединительного моста.

0,22

0,18

0,14

0.10

0,06

0,2

0,3

0,4

0,5 В!1

0,22

0,18

0,14

0,10

М1

0,06

б)

0,2

0,3 0,4 0,5 В/ £

Рис. 7. Зависимость относительного прогибающего момента в миделе-вом сечении М^г/йЬ от относительной ширины судна В1Ь для катамарана с плоским носом (а) и с наделкой (б) при /?,„, / Ь = 0,075 ;

2 ЬКИ = 0,171; кт И = 0,053; Нв И = 0,053; 1и !Ь = 0,982: 0- при Рг = 0,2; при Рг = 0,6; Д- при Рг = 1,0.

0,20

0,15

0,10

0,05

б)

0,20

0,15

0,10

Ми,

0,05

□——" т

СЭ---

л -

0,01

0,03

0,05

Яа/£

0,01

0,03

0,05

н„и

Рис. 8. Зависимость относительного прогибающего момента в миделе-вом сечении М"§г /ОЬ от относительного клиренса Н¡¡IЬ для катамарана с плоским носом (а) и с наделкой (б) при /г3о/о / Ь = 0,075; ВIЬ =0,304; 2Ьк IЬ = 0,171; нкл /1=0,053; Ьм И =0,982: О- при Рг = 0,2; при Рг = 0,6; Д- при Рг = 1,0. а)

0,25

0,20

0,15

0,10

0,05

0,25

0,20

0,15

0,10

0,05

0,01

0,03

0,05

КЛ

0,01

0,03

0,05

кл

Рис. 9. Зависимость относительного изгибающего момента в миделе-вом сечении М^/ИЬ от относительного клиренса И^д / Ь для катамарана с плоским носом (а) и с наделкой (б) при НУА /1 = 0,075; #5 = ИКЛ; ВИ = 0,304; 2Ьк И = 0,171; 1М И = 0,982: О- при Рг = 0,2; при Рг = 0,6; Д- при Рг = 1,0.

а) б)

0.3 0,5 0,7 2Ьк/В 0.3 0,5 0,7 2Ьк/В

Рис. 10. Зависимость относительного изгибающего момента в миделе-вом сечении jDL от относительной ширины корпусов 2ЬК1В для катамарана с плоским носом (а) и с наделкой (б) при h3% / L = 0,075; D =

const; В = const; hgjj = Нв = const; LM / L = 0,982:

Рис. 11. Зависимость относительного прогибающего момента в миде-левом сечении /ОЬ от относительной длины соединительного моста Ь^ / Ь для катамарана с плоским носом (а) и с наделкой (6) при Нш/Ь = 0,075; ВИ-0,304; 2 Ьк/1=0,171; Ьюг/1 = 0,053; НвИ=0,053: 0- при Рг = 0,2; при Рг = 0,6; Д-при Рг = 1,0.

На основе результатов систематических расчетов построена аппроксима-ционная зависимость наибольших ускорений в центре тяжести судна от эксплуатационных и конструктивных факторов СК, а также получены приближенные зависимости, связывающие расчетные нагрузки, определяющие прочность судна, и наибольшие ускорения в центре тяжести судна. С помощью полученных таким образом аппроксимационных формул разработан инженерный способ упрощенной оценки внешних сил, не требующий при его практическом использовании больших затрат времени и высокой квалификации расчетчика. При создании такого способа все основные расчетные зависимости принимались в виде, обеспечивающем преемственность между новой разработкой и существующим подходом, используемым в практике работы Российского морского регистра судоходства и конструкторских бюро.

На основе выполненных исследований разработаны рекомендации по рациональному проектированию скоростных катамаранов, направленные на снижение внешних нагрузок. Установлено, что с целью уменьшения внешних нагрузок и повышения обитаемости относительную ширину корпусов

2Ък / В целесообразно выбирать в диапазоне значений 0,55*0,65, а относительную длину соединительного моста Ьм / Ь - в диапазоне 0,75*0,8.

На основе разработанных алгоритмов и проделанных систематических расчетов качки и общей вибрации, вызванной ударным взаимодействием соединительного мости и корпусов СК с волнами, а также внешних нагрузок в главе 4 получены следующие результаты:

1. Разработаны алгоритм и программное обеспечение для уточненной оценки внешних сил, определяющих общую прочность СК.

2. Установлен характер влияния эксплуатационных и конструктивных факторов СК на внешние силы. Полученные расчетные данные позволяют проектанту за счет относительно небольших изменений формы или соотношений размеров судна заметно повлиять на качку судна, на величины внешних нагрузок и материалоемкость судна и, в конечном итоге, на показатели его экономической эффективности. Разработан упрощенный способ расчета нагрузок, пригодный для использования при проектировании СК.

3. Разработаны рекомендации по снижению внешних нагрузок, основанные на рациональном выборе конструктивных параметров СК.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе разработок математических моделей .качки и общей вибрации СК, сделанных с помощью этих моделей научных выводов, систематических расчетов внешних нагрузок с привлечением вероятностных методов получены следующие теоретические и прикладные результаты:

• разработаны методы расчета гидродинамических сил сопротивления общей вибрации СК с учетом хода судна, формирования кильватерного следа и сил вязкостной природы в пограничном слое, переменности смоченной поверхности корпуса при качке судна на волнении и брызгообразования при погружении различных частей корпуса во взволнованную жидкость;

• разработан метод расчета общего динамического изгиба скоростных катамаранов при ударах соединительного моста о волны с учетом явления гидродинамического демпфирования колебаний;

•разработаны алгоритм и специализированная программа расчета нагрузок, определяющих прочность СК;

•выполнен анализ влияния эксплуатационных факторов и конструктивных параметров СК на расчетные значения интегральных характеристик внешних сил, определяющих общую прочность катамаранов, и местных нагрузок; полученные расчетные данные позволяют проектанту за счет относительно небольших изменений формы или соотношений размеров судна заметно повлиять на качку СК, на величины внешних нагрузок и материалоемкость судна и, в конечном итоге, на показатели его экономической эффективности;

•разработан упрощенный инженерный способ определения расчетных значений внешних сил, определяющих прочность СК;

•установлено, что специальные конструктивные меры (уменьшение вертикального клиренса в кормовой оконечности, установка клинообразных наделок на носовой части соединительного моста, уменьшение протяженности по длине судна соединительного моста и др.) позволяют существенно влиять на гидродинамическое демпфирование колебаний СК, эффективно снижать внешние воздействия на корпусные конструкции и повышать комфортабельность этих судов; разработаны рекомендации по рациональному проектированию СК, направленные на снижение внешних нагрузок.

Предложенный упрощенный практический метод расчета внешних сил, использован в практике проектирования СК. Результаты работы включены в содержание курсов, читаемых для студентов и аспирантов Санкт-Петербургского государственного морского технического университета на кафедрах строительной механики корабля и конструкции судов.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

В изданиях, рекомендованных перечнем ВАК:

1. Фам Т.Ч. Совершенствование метода расчета нагрузок, определяющих общую прочность скоростного катамарана, и анализ влияния на них основных конструктивных факторов судна. // Морской вестник. 2008. №2 (в соавторстве с Крыжевичем Г.Б., доля автора диссертации - 80%).

В других изданиях:

2. Фам Т.Ч. Влияние на изгиб скоростного катамарана в условиях волнения относительной ширины корпусов и вертикального клиренса. - Тезисы докладов научно-техн. конференции, посвященной памяти П.Ф. Папковича (г. Санкт-Петербург, ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2007 г.), (доля автора диссертации -100%).

3. Фам Т.Ч. Динамический изгиб скоростного катамарана при ударном взаимодействии соединительного моста с волнами. - Труды Четвертой международной конференции "Военно-морской флот и судостроение в современных условиях" NSN'2007 (г. Санкт-Петербург, июнь 2007 г), (в соавторстве с Крыжевичем Г.Б., доля автора диссертации - 50%).

4. Фам Т.Ч. Демпфирование колебаний скоростных катамаранов и влияние их параметров на качку и вибрацию. - Труды 22-ой международной конференции "Математическое моделирование в механике деформируемых тел и конструкций. Методы граничных и конечных элементов" (ВЕМ & FEM 2007), (в соавторстве с Крыжевичем Г.Б., доля автора диссертации -50%).

5. Фам Т.Ч. Поиск конструктивных решений, обеспечивающих снижение силовых эксплуатационных воздействий на конструкции скоростных катамаранов. - Тезисы докладов научно-техн. конф., посвященной памяти П.Ф. Папковича (г. Санкт-Петербург, ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2007 г.), (в соавторстве с Крыжевичем Г.Б., доля автора диссертации - 70%).

ИЦ СПбГМТУ, Лоцманская, 10 Подписано в печать 27.02.2009. Зак. 3751. Тир.100.1,2 печ. л.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ СИЛЫ ПРИ ПРОДОЛЬНОЙ КАЧКЕ И ОБЩЕЙ ВИБРАЦИИ СКОРОСТНОГО КАТАМАРАНА.

1.1. Уравнения движения скоростного катамарана при продольной качке и общей вибрации.

1.2. Гидродинамические силы при погружении в невозмущенную жидкость плоского контура.

1.3. Гидродинамические силы при общей вибрации. Метод преобразования решения плоской задачи гидродинамики.

1.4. Структура уравнений гидроупругих колебаний. Анализ общей вибрации с использованием метода Бубнова-Галеркина.

2. ДИНАМИЧЕСКИЙ ИЗГИБ КОРПУСА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ СУДНА С ВОЛНАМИ.

2.1. Гидродинамические силы, вызванные взаимодействием скоростного судна с волнами и динамическим изгибом корпуса.

2.2. Динамический изгиб скоростного катамарана, обусловленный его взаимодействием с волнами.

2.3. Рациональный метод интегрирования нелинейных уравнений гидроупругих колебаний.

2.4. Гидродинамические силы и динамический изгиб катамарана при ударном взаимодействии его соединительного моста с волнами.

3. ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СКОРОСТНОГО КАТАМАРАНА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЕМПФИРОВАНИЯ КАЧКИ И ВИБРАЦИИ.

3.1. Конструктивные средства увеличения демпфирования колебаний.

3.2. Специфика демпфирования колебаний скоростных судов и основные расчетные зависимости.

3.3. Установка крыльев малого удлинения на корпусах катамарана с целью увеличения демпфирования колебаний.

3.4. Влияние клиренса и формы соединительного моста на характеристики демпфирования качки и вибрации скоростных катамаранов.

4. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

СКОРОСТНОГО КАТАМАРАНА И УСЛОВИЙ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ВНЕШНИХ НАГРУЗОК. ПРИБЛИЖЕННЫЙ

СПОСОБ РАСЧЕТА ВНЕШНИХ СИЛ.

4.1. Анализ влияния конструктивных параметров на ускорения катамарана и интегральные характеристики внешних нагрузок.

4.2.Разработка упрощенного способа расчета внешних нагрузок.

4.3. Разработка рекомендаций по рациональному проектированию скоростных катамаранов, направленному на снижение внешних нагрузок.

В1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ СКОРОСТНЫХ КАТАМАРАНОВ И ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ИХ ПРОЕКТИРОВАНИИ

Согласно публикациям ежегодника "Строители скоростных паромов" около 90% известных в мире фирм-строителей скоростных паромов занимаются (или занимались в недавнее время) производством катамаранов. В качестве скоростных паромов создаются также однокорпусные суда (основной конкурент катамаранов [2, 9, 108]), суда на подводных крыльях и суда с малой площадью ватерлинии, однако скоростные катамараны (СК) все же являются доминирующим типом судов для рассматриваемой области морской техники [9, 92, 111].

Число стран, имеющих большие флоты морских скоростных судов, растёт. Ведущей десяткой стран являются Италия, Гонконг, Япония, Норвегия, Греция, Австралия, Англия, США, Южная Корея и Греция. Из упомянутых стран большинство сами активно строят скоростные суда (кроме Гонконга и Греции). По объему строительства скоростных судов в последнее десятилетие ведущими являются такие страны как Австралия, Норвегия, Сингапур, Япония, Италия, Англия, США, Россия. Появление в этих перечнях стран Сингапура, Гонконга, Южной Кореи и Греции нельзя признать случайным, поскольку непосредственно связано с их географическим положением и необходимостью обеспечения коммуникаций в их прибрежных зонах и между островами. В этом заключается сходство транспортных интересов отмеченных стран и Вьетнама. В последние годы наметилась также ориентация на пополнение скоростных флотов Малайзии, Филиппин и Индонезии. С учетом отмеченных обстоятельств необходимо отметить, что создание своего скоростного флота для Вьетнама является важной задачей, а строительство таких судов во Вьетнаме имеет перспективы, диктуемые не только внутренними потребностями, но и благоприятным климатом на рынках стран юго-восточной Азии.

В общей структуре скоростных флотов преобладают пассажирские и пассажирско-автомобильные паромы с катамаранными компоновочными решениями. При этом за последнее десятилетие прошлого века средняя пас-сажировместимость возросла (со 180 до 270 мест) в связи с интенсивным ростом общего пассажиропотока (в два с половиной раза). В региональных перевозках скоростной флот успешно конкурирует с авиацией. В то же время для "победы" на трансокеанских линиях скоростному флоту, работающему преимущественно в области круизов, необходимо пополняться судами с высоким уровнем комфорта [9]. Обеспечить же такой уровень для скоростных судов чрезвычайно сложно.

В части применения оригинальных технических решений при создании скоростных катамаранов преуспели фирмы Италии, Японии, Австралии и Норвегии. Некоторые наиболее характерные в архитектурном отношении новые схемы компоновок построенных современных скоростных судов показаны на рис. В1-В7.

Рис. В1. Пример использования схемы волнопронзающего СК при создании современной мореходной скоростной яхты.

Рис. В.2. Боковой вид и продольный разрез трансокеанского скоростного автомобильно-пассажирского лайнера австралийской постройки "СаШпк V".

Рис. В.З. СК "РаЫйса! 1000" североамериканской постройки, являющийся одним из самых крупных построенных быстроходных паромов. profile вг vu f ! ' t

ДвЦйЯ

IT" чвтм t •(Г l |frl , bridge deck щжшшим fei

IB: III' >■■

I ■■■< • «I ■■ III main deck

Рис. B.4. Французский паром-катамаран "Jade express" с традиционной архитектурной компоновкой.

OUTBOARD PROFILE

Я ' • " ' Л '

INBOARD PROFILE

ROOF PLAN ROOF PLAN 4

TIER 2 PLAN ЗЭ8 PASSENGERS

Рис. В.6 Скоростной автомобильно-пассажирский катамаран «Afai 08» со скоростью 50 узлов, построенный в Китае по австралийскому проекту. о□□□□□□□□□□□□

Рис. В.7. Боковой вид, план пассажирской палубы и фотография скоростного морского пассажирского катамарана пр. 23107 «Сокол».

Необходимо отметить, что корпуса СК имеют повышенное удлинение, относительно малую осадку и ширину ватерлинии и, тем самым, несколько отличаются от корпусов обычных катамаранов. Называя эти корпуса боковыми, остальные основные силовые конструкции скоростного катамарана можно достаточно условно определить как "центральный корпус". Он выполняет функции основного объёма для размещения полезной нагрузки и является мощной конструкцией, соединяющей между собой боковые корпуса катамарана. Кроме того, своеобразие некоторых СК состоит и в том, что выдвинутый вперёд заострённый нос центрального корпуса при движении на волнении способствует повышению мореходности [9], [92], [111].

Прогресс скоростных катамаранов воплотил в себе множество достижений современной корабельной архитектуры, гидродинамики, энергетики, электроники и автоматики. Достижением в области разработки мореходных быстроходных судов является создание волнопронзающих СК (wave-piercing catamaran). Наиболее характерными представителями скоростных «волнопронзающих» или «волнорассекающих» катамаранов являются объекты, разработанные австралийскими инженерами [9]. К этому типу судов относятся проекты "Spirit of Victoria", "Catalonia" фирмы "Incat Australia", AMD 1000 фирмы "Кавасаки", английский катамаран "Кондор" и др. Экспериментально доказано, что благодаря особой форме носовых оконечностей корпусов и соединительного моста достигается некоторое снижение интенсивности качки этих судов в скоростных режимах движения, а внешние силовые воздействия на конструкции меньше по сравнению с наблюдаемыми при традиционных проектных решениях для катамаранов. До сих пор в технической литературе отсутствует аргументированный анализ причин появления таких положительных качеств у волнопронзающих СК. Корпуса этих катамаранов имеют высокие значения удлинения и весьма плавные образования их в подводной части, так называемые "slender ships body". Австралийское воплощение волнопронзающего катамарана включает, как правило, и использование в носовой части моста объёмной наделки для снижения ударных гидродинамических нагрузок при слеминге [136]. Подобная наделка ранее применялась на обычных (тихоходных) пассажирских катамаранах норвежской постройки, обладавших относительно невысокими мореходными качествами, в связи с чем необходимость установки наделки в носовой части соединительного моста ставилась под сомнение. Однако для скоростных катамаранов такое решение оказалось все же эффективным.

Для стабилизации качки и повышения мореходности на катамаранах иногда используются крыльевые устройства [74, 75, 114, 117, 121, 133]. Однако этот способ улучшения мореходных качеств имеет свои недостатки (необходимость в периодической замене крыльев из-за коррозии, ударных и усталостных повреждений подводных крыльев в процессе эксплуатации) и поэтому не является простым и совершенным решением. С ростом водоизмещения увеличивается относительная масса крыльевого устройства и, начиная с водоизме-щений порядка 700 т, использование подобного стабилизатора становится проблематичным, поскольку величина этой массы может достигать большую (50% от величин водоизмещения и более) [43].

В процессе создания СК наметилась тенденция к росту водоизмещения и дальности плавания [2], большие скоростные суда активно эксплуатируются и проектируются. Наибольшие из построенных судов такого типа достигают водоизмещения 4,5 тысячи тонн и могут взять па борт 1000 пассажиров и более, а также колёсную технику, включая примерно 300 легковых автомобилей с десятком транспортных автофургонов. К подобным СК относится объект, изображенный на рис. В.2.

В2. ОБОСНОВАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ ТЕМЫ ДИССЕРТАЦИИ

Как отмечалось ранее, в судостроении республики Вьетнам в последние годы наблюдается повышенный интерес к многокорпусным судам морских условий плавания, среди них особый интерес вызывают скоростные катамараны, позволяющие быстро и в широком диапазоне погодных условий осуществлять коммерческие перевозки пассажиров и грузов как в прибрежной и межостровной зонах, так и на дальних морских акваториях.

Движение на развивающемся морском волнении известных в настоящее время типов скоростных катамаранов сопровождается быстрым ростом возмущающих сил, вызывающих качку и вибрацию, а также увеличением вероятности ударов соединительного моста о волны с ростом интенсивности волнения

53, 54, 56]. При большой интенсивности волнения и обычных скоростях хода амплитудные значения сил, вызванных такими ударами, имеют порядок водоизмещения судна, а ускорения достигают значений, близких к ускорению свободного падения (в центре тяжести судна) или даже троекратно превышающих его (в носовой оконечности). Для решения проблем прочности конструкций и рационального проектирования таких судов необходимо иметь точную информацию о внешних силах, действующих на конструкции корпусов и соединительного моста, и о характере влияния конструктивных параметров СК на эти силы. Наличие такой информации в процессе проектирования судна трудно переоценить, поскольку ее можно использовать для рационального конструирования корпуса, обеспечения его прочности и надежности, снижения силовых воздействий на конструкции создаваемого судна в условиях волнения. Снижение внешних нагрузок позволяет уменьшить материалоемкость СК, повысить мореходность и улучшить экономическую эффективность судна. Задача снижения внешних силовых воздействий непосредственно связана с такими актуальными проблемами как снижение качки катамарана, уменьшение его общей вибрации, вызванной ударами моста о волны. Их эффективное решение может быть найдено посредством снижения возмущающих сил и увеличения гидродинамических сил сопротивления качке и вибрации катамарана за счет рационального выбора геометрической формы и конструктивных параметров судна [64-66]. Обоснованные рекомендации по такому выбору могут обеспечить высокую комфортабельность судов (умерение качки и вибрации), а также снижение внешних нагрузок, определяющих прочность конструкций и их материалоемкость, разработка таких рекомендаций - одна из основных задач данной работы.

Оценки экстремальных значений нагрузок могут быть выполнены с использованием нормативно-технических документов ведущих классификационных обществ. Однако изложенные в них методики приближенной оценки внешних сил обладают недостатком, связанным с неполным учетом в расчетных схемах особенностей конструкции судна [87]. Это обстоятельство существенно снижает точность расчетных оценок, ведет к проектированию судна в условиях неполноты информации о внешних воздействиях и вызывает необходимость окончательной оценки нагрузок лишь на стадии сдаточных испытаний судна. Такая уточненная оценка обычно производится путем проведения тензометри-рования конструкций, а также измерения ускорений и гидродинамических давлений. На основе полученных при испытаниях экспериментальных данных уточняются условия эксплуатации СК и обеспечивается его эксплуатационная безопасность.

ВЗ. ЦЕЛЬ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ И ЕЕ ЗАДАЧИ

Оценки экстремальных значений нагрузок могут быть выполнены с использованием нормативно-технических документов ведущих классификационных обществ. Однако изложенные в них методики приближенной оценки внешних сил обладают недостатком, связанным с отсутствием полноценного учета в расчетных схемах особенностей конструкции судна. Это обстоятельство существенно снижает точность расчетных оценок, ведет к проектированию судна в условиях неполноты информации о внешних воздействиях и вызывает необходимость окончательной оценки нагрузок лишь на стадии сдаточных испытаний судна. Такая уточненная оценка обычно производится путем проведения тен-зометрирования конструкций, а также измерения ускорений и гидродинамических давлений. На основе полученных при испытаниях экспериментальных данных уточняются условия эксплуатации СК и обеспечивается его эксплуатационная безопасность.

Наиболее подробный учет влияния конструктивных параметров и эксплуатационных факторов на величины внешних сил осуществляется на стадии проектирования с помощью методики, содержащейся в требованиях к конструкции и прочности скоростных катамаранов Российского морского регистра судоходства [87], разработанных на основе исследований [56], выполненных более 15 лет тому назад. Вместе с тем за время, истекшее после разработки методики, появились принципиально новые варианты архитектурного оформления СК (например, использование своеобразных геометрических форм носовой части соединительного моста). Кроме того, наблюдался значительный прогресс в развитии теоретических основ расчета качки и общей вибрации скоростных судов [60, 62, 64, 111]. Отмеченные обстоятельства обусловили необходимость совершенствования методики оценки внешних сил с целью значительного повышения точности расчета. Такое повышение достигается за счет более полного учета в расчетной схеме:

- конструктивных факторов судна (например, установки наделок в виде клинообразной конструкции в носовой оконечности соединительного моста, изменения вертикального клиренса по длине судна, относительной ширины корпусов, протяженности соединительного моста по длине судна),

- гидродинамического демпфирования продольной качки и общей вибрации судна (на основе работ [62, 64, 66]),

- нелинейной зависимости между амплитудами волн и пиковыми значениями нагрузок, определяющих общую прочность судна, (на базе подхода, изложенного в работе [58]).

Целью диссертационной работы являются совершенствование метода расчета внешних сил, определяющих прочность скоростного катамарана, анализ влияния на эти силы основных конструктивных факторов судна и разработка рекомендаций по эффективному снижению внешних воздействий на корпусные конструкции и материалоёмкости корпуса, повышению комфортабельности и экономической эффективности скоростных катамаранов.

Анализ практики проектирования СК показывает, что на выбор толщин элементов судовых конструкций и размеры балок набора заметное влияние оказывают лишь такие параметры внешних нагрузок, как ускорения в центре тяжести судна и в носовой оконечности, изгибающие моменты, действующие в поперечных сечениях СК, и слеминговые нагрузки на корпуса и соединительный мост. В связи с этим обстоятельством упомянутым параметрам в настоящей работе уделяется особое внимание.

Для достижения поставленной цели требуется решение следующих задач:

1. Разработка алгоритма расчета внешних сил, определяющих общую прочность скоростного катамарана,

2. Разработка программы расчета внешних сил, определяющих общую прочность скоростного катамарана,

3. Анализ влияния конструктивных параметров на интегральные характеристики внешних нагрузок,

4. Разработка упрощенного способа расчета внешних нагрузок,

5. Разработка рекомендаций по рациональному проектированию скоростных катамаранов, направленному на снижение внешних нагрузок,

6. Оценка достоверности полученных теоретических результатов путем сопоставления расчетных и экспериментальных данных.

Расчет нагрузок, определяющих общую прочность СК, выполнялся с помощью компьютера на основе алгоритма, включавшего расчет продольной качки и нагрузок, нелинейно связанных с процессом волнения, ускорений точек судна, а также динамического изгиба скоростного катамарана при ударном взаимодействии соединительного моста с волнами на основе способа, описанного в работе [63]. На основе результатов систематических расчетов построена ап-проксимационная зависимость наибольших ускорений в центре тяжести судна от эксплуатационных и конструктивных факторов СК, а также уточнены зависимости, связывающие нагрузки, определяющие общую прочность судна, и наибольшие ускорения в центре тяжести судна. С помощью полученных таким образом зависимостей разработан инженерный способ упрощенной оценки внешних сил, не требующий больших затрат времени и высокой квалификации расчетчика. Сопоставление результатов расчетов по этому способу с более точными численными исследованиями на основе расчетов на компьютере качки и динамического взаимодействия конструкций с волнами показало приемлемость его использования в практике проектирования СК [66].

В4. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

На основе разработанных алгоритмов и проделанных систематических расчетов качки и общей вибрации, вызванной ударным взаимодействием соединительного мости и корпусов СК с волнами, а также внешних нагрузок получены следующие результаты:

1. Разработана усовершенствованная методика оценки внешних сил, определяющих общую прочность СК.

2. Установлен характер влияния эксплуатационных и конструктивных факторов СК на внешние силы. Полученные расчетные данные позволяют проектанту за счет относительно небольших изменений формы или соотношений размеров судна заметно повлиять на качку судна, на величины внешних нагрузок и материалоемкость судна и, в конечном итоге, на показатели его экономической эффективности.

3. Выявлено, что при интенсивной качке СК существуют в условиях взаимодействия плоских участков соединительного моста с волной неблагоприятные режимы дестабилизации килевой качки и общей вибрации, приводящие к увеличению качки, вибрации судна и интегральных характеристик внешних нагрузок, определяющих общую прочность. Установлены факторы, варьирование которых уменьшает дестабилизацию колебаний вплоть до полного ее исчезновения и появления стабильных колебаний [64]; интегральные характеристики внешних сил при этом снижаются.

4. Установлено, что специальные конструктивные меры (уменьшение вертикального клиренса в кормовой оконечности, установка клинообразных наделок на носовой части соединительного моста, уменьшение протяженности по длине судна соединительного моста и др.) позволяют существенно влиять на гидродинамическое демпфирование колебаний СК, эффективно снижать внешние воздействия на корпусные конструкции и повышать комфортабельность этих судов. Разработаны рекомендации по снижению внешних нагрузок, основанные на использовании таких мер.

По теме диссертационнного исследования имеется 5 публикаций (в журнале «Морской Вестник» [66], в сборниках докладов четвертой международной конференции «Военно-морской флот и судостроение в современных условиях» [63] и 22-ой международной конференции «Математическое моделирование в механике деформируемых тел и конструкций. Методы граничных и конечных элементов» [64], в сборнике тезисов докладов научно-технической конференции по строительной механике корабля, посвященной памяти профессора П.Ф. Папковича [65, 98].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной работе решены важные вопросы совершенствования способов расчета внешних сил, определяющих прочность скоростных катамаранов. На основе полученных теоретических результатов и научных выводов в диссертации предложено решение имеющей большое народно-хозяйственное значение научной проблемы, включающей:

- разработку метода расчета внешних сил, определяющих прочность СК, с учетом факторов ранее не принимавшихся во внимание (переменности вертикального клиренса катамарана по длине судна, наличия клинообразных наделок на носовой части соединительного моста, протяженности по длине катамарана соединительного моста и др.),

- анализ влияния на внешние силы основных конструктивных факторов судна;

- разработку рекомендаций по рациональному проектированию скоростных катамаранов, направленному на снижение качки, общей вибрации и внешних нагрузок, определяющих прочность конструкций.

В процессе работы получены два важных для практики проектирования СК научных вывода.

1. Выявлено, что при слеминге носовой оконечности соединительного моста СК с традиционными проектными решениями в условиях интенсивной качки возникают неблагоприятные режимы дестабилизации килевой качки и общей вибрации, приводящие к увеличению качки, вибрации судна и интегральных характеристик внешних нагрузок, определяющих общую прочность. Установлены факторы, варьирование которых уменьшает дестабилизацию колебаний вплоть до полного их исчезновения и появления стабильных колебаний, а также снижает внешние силы, определяющие прочность катамарана.

2. Установлено, что специальные конструктивные меры (уменьшение вертикального клиренса в кормовой оконечности, установка клинообразных наделок на носовой части соединительного моста, уменьшение протяженности по длине судна соединительного моста и др.) позволяют существенно влиять на гидродинамическое демпфирование колебаний СК (на качку и общую вибрацию), эффективно снижать внешние воздействия на корпусные конструкции и повышать комфортабельность этих судов.

На основе теоретических разработок и полученных научных выводов, проделанных систематических расчетов качки и общей вибрации, вызванной ударным взаимодействием соединительного мости и корпусов СК с волнами, а также расчетных внешних нагрузок получены следующие теоретические и прикладные результаты:

• разработаны методы расчета гидродинамических сил сопротивления общей вибрации СК с учетом хода судна, формирования кильватерного следа и сил вязкостной природы в пограничном слое, переменности смоченной поверхности корпуса при качке судна на волнении и брызгообразования при погружении отдельных частей корпуса во взволнованную жидкость;

• разработан метод расчета общего динамического изгиба скоростных катамаранов при ударах соединительного моста о волны с учетом явления гидродинамического демпфирования колебаний;

• разработаны алгоритм и специализированная программа определения расчет-пых нагрузок, определяющих прочность СК;

• выполнен анализ влияния эксплуатационных факторов и конструктивных параметров СК на расчетные значения интегральных характеристик внешних сил, определяющих общую прочность катамаранов, и местных нагрузок; полученные расчетные данные позволяют проектанту за счет относительно небольших изменений формы или соотношений размеров судна заметно повлиять на качку СК, на величины внешних нагрузок и материалоемкость судна и, в конечном итоге, на показатели его экономической эффективности;

• разработан упрощенный способ определения расчетных значений внешних сил, определяющих прочность СК;

• установлено, что специальные конструктивные меры (уменьшение вертикального клиренса в кормовой оконечности, установка клинообразных наделок на носовой части соединительного моста, уменьшение протяженности по длине судна соединительного моста и др.) позволяют существенно влиять на гидродинамическое демпфирование колебаний СК, эффективно снижать внешние воздействия на корпусные конструкции и повышать комфортабельность этих судов; разработаны рекомендации по рациональному проектированию СК, направленные на снижение внешних нагрузок.

Показано, что независимо от вида движения судна (его ход или погружение конструкций в воду при качке) на гидроупругие колебания всегда оказывают существенное влияние демпфирующие гидродинамические силы. Разработанные методы учета гидродинамического демпфирования при качке и вибрации СК, позволяющие существенно повысить точность вычислений и обеспечивать достоверность расчетных оценок. Расчеты показывают, что гидродинамическое сопротивление вибрационным колебаниям многократно превышает внутреннее сопротивление судна, в связи с чем без учета гидродинамического демпфирования невозможно получение достоверных оценок. Ошибки вычислений могут превышать расчетные оценки в несколько раз.

На основе выполненных автором исследований разработан упрощенный практический метод расчета внешних сил, использованный в практике проектирования СК. Результаты работы включены в содержание курсов, читаемых для студентов и аспирантов Санкт-Петербургского государственного морского технического университета на кафедрах строительной механики корабля и конструкции судов.

155

1. Абрамовский В.А, Деминок А.Ф., Шляхтенко A.B. Концепция скоростных пассажирско-автомобильных паромов для морских линий России на Балтике / Морской парад, 1999, №2, с. 16-19.

2. Абрамовский A.B. Трансокеанские скоростные суда: техническая фантастика или ближайшая перспектива. Морской вестник, 2004, №2 (10) с. 39-47.

3. Абрамовский A.B. Использование рыночной стоимости высокоскоростных судов для предварительной оценки их строительной стоимости.- Морской вестник, 2007, №4 (24), с. 103-106.

4. Александров B.C., Гершкович В.А., Кочаров М.А. Анализ задач оптимизации для многокорпусных судов / Сб. докладов конфер. «Моринтех-97», СПб, НИЦ-Моринтех, с. 218-222.

5. Александров B.C., Гершкович В.А., Кочаров М.А. Особенности задач оптимизации для многокорпусных пассажирских судов / Сб. тезисов докл. конференции «Корабелы 300-летию Санкт-Петербурга», 1998, с. 61.

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

7. Алексеев P.E. Основные направления развития транспортного скоростного судостроения / Материалы научно- техн. конфер по проектир. скоростных судов 1986 и 1988 годов. Горький, НТО им. акад. А.Н. Крылова, 1990, с. 5-9.

8. Алферьев М.Я., Мадорский Г.С. Транспортные катамараны внутреннего плавания. М., Транспорт, 1976, с. 336.

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

10. Ашик В.В., Дробышевский Р.В. Особенности проектирования обводов судов переходного режима движения. / Труды ЛКИ: Оптимизация проектируемых судов. 1985, с. 3-7.

11. Ашик В.В., Царев Б.А., Челпанов И.В. Значение коэффициентов использования технических характеристик судов в качестве частных критериев оптимизации. / В кн.: Общие вопросы проектирования судов. JL, Судостроение, 1973, вып. 199, с 92-100.

12. Батуев А.Д. Коэффициент сопротивления, присоединенный момент инерции и возмущающий момент катамарана с большим клиренсом. -/ В сб. трудов Калининградского технического института рыбной промышленности и хозяйства, 1972, вып. 44, с. 50-60.

13. Бойцов Г.В., Палий О.М. Прочность и конструкция корпуса судов новых типов. Л.: Судостроение, 1979.

14. Бойцов Г.В., Крыжевич Г.Б. Вероятностные методы расчета прочности и надежности судовых конструкций. СПб: издательство ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2008.

15. Бородай И.К., Нецветаев Ю.А. Мореходность судов. JL: Судостроение, 1982.

16. Бородай И.К. и др. Прикладные задачи динамики судна на волнении. Л.: Судостроение, 1989.

17. Бреббиа К., Уокер С. Динамика морских сооружений. Л.: Судостроение, 1983.(16).

18. Бронников A.B. Морские транспортные суда. Л., Судостроение, 1984, 352 с.

19. Буточников И.В. Экспериментальное исследование ударов волн в мост катамарана. / В сб.НТО им. акад. А.Н. Крылова, 1967, вып. 97, с. 82-89.

20. Ваганов A.M. Проектирование скоростных судов. Л., Судостроение, 1978, 280 с.

21. Гайкович Б.А., Кочеров М.А., Ляховицкий А.Г., Шагиданов В.И., Царев Б.А. Концепция и модель сложно-структурной компоновки быстроходных кораблей / Тезисы докл. конфер. «Моринтех 99», СПб, НИЦ - Моринтех, с. 39-40.

22. Галли Г.В., Царев Б.А. Реконструктивный проектный анализ и эволюционные аналогии как методы прогнозирования для скоростных катеров / Сб. докладов конфер. «Моринтех 97», СПб, НИЦ - Моринтех, с. 214-217.

23. Голомянов И.С. Волногасящее крыльевое устройство для теплохода пр. Р83 типа «Заря». Материалы юбилейной научно-технической конференции. Новосибирск: Изд-во НГАВТ. 2001, с.85-87.

24. Городецкий А.З., Соколов В.П. Некоторые результаты исследования ходкости и мореходности глиссирующих катамаранов / В сб. Материалы по обмену опытом НТО им. Акад. Крылова, Вып. 300, JL, Судостроение, 1979, с. 107-115.

25. Городецкий А.З., Соколов В.П. О ходкости и мореходности глиссирующих катамаранов и однокорпусных судов / Труды ЛИВТ, 1982, вып. 175, с.

26. Григолюк Э.И., Горшков А.Г. Взаимодействие упругих конструкций с жидкостью (удар и погружение). JI.: Судостроение, 1976.

27. Давыдов В.В., МаттесН.В. Динамические расчеты прочности" судовых конструкций. Л.: Судостроение, 1974.

28. Демешко Г.Ф., Цымляков Д.Е. Определение массы металлического корпуса скоростного двухкорпусного судна / Сб. тезисов докл. конфер. «Корабелы 300-летию Санкт-Петербурга», 1998, с. 14-15.

29. Дубровский В.А. Некоторые новые концепции многокорпусных судов. СПб, изд-во ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2000, 50 с.

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

31. Дубровский В.А., Зубахин В.Ф., Касьянов В.В., Сизов И.И. Концепция многокорпусных боевых катеров и кораблей / Тезисы докл. на конфер. «Моринтех 99», СПб, НИЦ-Моринтех, с. 21.

32. Егоров И.Т., Буньков М.М., Садовников Ю.М. Ходкость и мореходность глиссирующих судов. Л.: Судостроение, 1978.

33. Егоров И.Т., Соколов В.Т. Гидродинамика быстроходных судов. Л.: Судостроение, 1971.

34. Ермилкин А.П., Соколов В.П., Концептуальная модель судов с доминированием требований к скорости и мореходности. / Сборник докладов конфер. «Моринтех 97», СПб, ТОО-Моринтех, 1997.

35. Ермолаев С.Г., Афрамеев Э.А., Тедер JI.A., Рабинович Я.С. Особенности гидродинамики быстроходных катамаранов. Судостроение, 1976, № 8.

36. Ефименко A.A., Соломенцев О.И. К определению вертикального клиренса морских катамаранов / Труды НКИ: Проектирование и конструкция судов,1983, с. 16-26.

37. Ефименко A.A., Соломенцев О.И. Учёт заливаемости при выборе надводного борта катамарана / Труды НКИ: Проектирование и конструкция судов,1984, с. 36-43.

38. Зиганченко П.П. Приближенный метод расчета гидродинамических давлений, действующих на пластины и ребра жесткости днища быстроходных судов. // Тр. НТО Судпрома. 1965. Вып. 68.

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

40. Иванюта Э.И. Определение коэффициентов внутреннего сопротивления при расчетах вынужденной вибрации корпуса. // Судостроение. 1982. №12.

41. Коган Е.М., Ремез В.Ю. Расчет качки катамарана. / В сб. трудов НКИ: Проектирование и конструкция судов, 1981, вып. 176, с. 35-39.

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

43. Короткин А.И. Присоединенные массы судна: Справочник. Л.: Судостроение, 1986.

44. Короткин А.И. Присоединенные массы судостроительных конструкций. Справочник. СПб.: МорВест, 2007, 448 с.

45. Короткин Я.И. и др. Волновые нагрузки корпуса судна. JL: Судостроение, 1987.

46. Короткин Я.И., Ростовцев Д.М., Сивере H.JL Прочность корабля. J1.: Судостроение, 1974.

47. Кочаров М.А., Кутенёв A.A., Царев Б.А., Шагиданов В.И. Задачи прочностной оптимизации многокорпусных судов / Сб. докладов конфер. «Мо-ринтех 99», СПб, НИЦ - Моринтех, т.1, с. 61-64.

48. Кочаров М.А., Соколов В.П., Ермилкин А.П. Проектные особенности скоростных катамаранов / Сб. докладов конфер. «Моринтех 99», СПб, НИЦ, Моринтех, т.1, с. 85-87.

49. Кривоносов JT.M. О гидродинамике многокорпусных глиссирующих судов/ Катера и яхты, 1968, № 14, с. 55-59.

50. Крыжевич Г.Б. Динамические изгибающие моменты при ударе скеговых СВП о встречные волны. // Вопросы кораблестроения. Сер. Проектирование кораблей. 1980. Вып. 28.

51. Крыжевич Г.Б. Особенности расчета вынужденной общей вибрации скоростных судов. // Морской вестник. 2005. № 2.

52. Крыжевич Г.Б., Румянцев С.Н. Об оценке продольных изгибающих моментов, вызванных ударом соединительного моста скегового СВП о волну. // Вопросы судостроения. Сер. Проектирование судов. 1982. Вып. 34.

53. Крыжевич Г.Б. Особенности расчета динамических нагрузок, определяющих общую прочность скоростных судов. // Тр. научно-техн. конф., по-свящ. 125-летию И.Г. Бубнова. ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1998.,

54. Крыжевич Г.Б. Практический способ расчета нагрузок, определяющих прочность корпусных конструкций скоростных катамаранов. // Научно-техн. сб. Российского Морского Регистра Судоходства. 1997. Вып. 20.

55. Крыжевич Г.Б. Практические методы расчета внешних сил, определяющих прочность корпусных конструкций судов на воздушной подушке. // Тр. между нар. конф. по судостроению, посвященной 300-летию Российского флота, Санкт- Петербург, 1996. Т. 3.

56. Крыжевич Г.Б. Вероятностный метод расчета нелинейной качки судна и силовых воздействий на корпусные конструкции. // Судостроение. 1999. № 6.

57. Крыжевич Г.Б. Нелинейные гидроупругие колебания корпуса судна, движущегося в условиях волнения. // Тр. ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 2001. Вып. 11.

58. Крыжевич Г.Б. Метод решения задач статистической динамики судовых конструкций. // Тр. ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 2005. Вып. 21.

59. Крыжевич Г.Б. Динамический изгиб корпуса скоростного судна при сле-минге. // Морской вестник. 2006. № 1.

60. Крыжевич Г.Б. Гидроупругость конструкций судна (монография). СПб.: Издательство ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2006.

61. Крыжевич Г.Б., Фам Т.Ч. Совершенствование метода расчета нагрузок, определяющих общую прочность скоростного катамарана, и анализ влияния на них основных конструктивных факторов судна. // Морской вестник. 2008. № 2.

62. Курдюмов A.A. Вибрация корабля. JL: Судостроение, 1961.

63. Кутенев A.A., Шагиданов В.И., Царев Б.Л. Проблемы прочности оптимизации многокорпусных судов. // Труды научно-технической конференции МОРИНТЕХ 99

64. Кутенев A.A., Царев Б.А. Модель структурно — компоновочного анализа при проектировании скоростных судов. // Труды научно-технической конференции МОРИНТЕХ 2001.

65. Логвинович Г.В. Гидродинамика течений со свободными границами. Киев: Наукова думка, 1969.

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

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

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

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

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

71. Маскалик А.И. XX век и скоростные суда. / Морской журнал, 2000, №2, с. 50-54.

72. Многокорпусные суда. / Под ред. В.А. Дубровского. Л., Судостроение, 1978,304 с.

73. Морозов Е.А. Расчёт трёхточечных и двухкорпусных гоночных судов / Катера и яхты, 1974, № 52, с 36-42.

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

75. Ногид Л.М, Бронников A.B. О сопротивлении быстроходных грузовых судов / Судостроение, 1969, № 8.

76. Определение экстремальных параметров нагруженности скоростных од-нокорпусных и многокорпусных судов. Научно-технический отчет ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 1996, вып. 38726, 389 с.

77. Осипов O.A. Влияние формы поперечных сечений судна на динамические нагрузки, вызывающие вибрацию корпуса. // Тр. ЦНИИМФ. Л.: Транспорт, 1971. Вып. 134.

78. Павленко A.C., Соловей С.Б. Исследование гидродинамических характеристик глиссирующих катамаранов. / Катера и яхты, 1977, № 70, с.54-55.

79. ПоляховН.Н. Теоретическая механика. Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1985.

80. Постнов В.А., Калинин B.C., Ростовцев Д.М. Вибрация корабля. Л.: Судостроение, 1983.

81. Правила классификации и постройки высокоскоростных судов. Санкт-Петербург, Российский морской регистр судоходства, 2004 г., HD No 2-020101038.

82. Ростовцев Д.М. Гидроупругие колебания судовых конструкций: Учебное пособие. Л.: Изд. ЛКИ, 1977.

83. Русецкий A.A. Снижение сопротивления судов: проблемы и перспективы. / Морской вестник, 2004, №2 (10) с. 79-83.

84. Сагомонян А .Я. Удар и проникание тел в жидкость. М.: Наука, 1986.

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

86. Соколов В.П., Даняев A.A., Ермилкин А.П, Трубников В.Г. Проектные особенности скоростных катамаранов / Тезисы докл. Конфер. «Моринтех-99», Спб. НИЦ-Моринтех, с. 53-54.

87. Соколов В.П., Разумов СВ. Учёт перегрузок по ускорениям в структуре критерия мореходности при проектировании скоростных судов / Труды ЛКИ: Актуальные вопросы проектирования судов, 1986, с. 79-82.

88. Соколов В.П., Чупайло В.Л. Экспериментальное исследование ходкости скоростного двухкорпусного судна. / Сб. НТО им. акад. А.Н. Крылова, вып. 441, с. 42-47.

89. Соломенцев О.И. Назначение вертикального клиренса при проектировании перспективных крупнотоннажных катамаранов. / Труды НКИ: Проектирование и конструкция судов, 1978, вып. 140, с. 94-98.

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

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

92. Фам Т.Ч. Влияние на изгиб скоростного катамарана в условиях волнения относительной ширины корпусов и вертикального клиренса. Тезисы докладов на-учно-техн. конф., посвященной памяти П.Ф. Папковича (ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2007 г.).

93. Фролов К.В. Динамика конструкций гидроаэроупругих систем. М.: Наука, 2002.

94. Хаскинд М.Д. Гидродинамическая теория качки корабля. М.: Наука, 1973.

95. Холодилин А.Н. Стабилизация судна на волнении. JL: Судостроение, 1973.

96. Холодилин А.Н., Шмырев А.Н. Мореходность и стабилизация судов на волнении. Справочник. JL: Судостроение, 1976.

97. Чувиковский Г.С. Динамический изгиб корпуса судна при ударе о встречные волны. // Тр. ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1968. Вып. 245.

98. Шаров Я.Ф. Удар днищем корабля о встречную волну. // Судостроение, 1958. №4.

99. Шашин В.М. Гидромеханика. М.: Высшая школа, 1990.

100. Шиманский Ю.А. Расчет прочности глиссирующих катеров. — Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1946. Вып. 10. (115).

101. Шляхтенко А.В. Применение методов исследовательского проектирования при создании скоростных судов. Морской вестник, 2005, №1 (13) с. 13-15.

102. Cassella P., Miranda S., Pensa С., Russo Krauss G. Comparison between catamarans and monohull resistance characteristics. Труды МСГС, посвященной 85-летию со дня рождения A.M. Басина., С-Петербург, 1995.

103. Chuang S.L. Discussion of paper "Ocean catamaran seakeeping design based of the experiments of USNS "Hages"" by J.B. Hadler a.o. / TSNAME, 1974, vol. 82, pp. 156-157.

104. Chuang S.L. Slamming test of three-dimensional models in calm water and waves. /NSRDC Report No 4095, sept. 1973.

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

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

107. Hadler J.B., Lee S.M., Birmingham J.T. Ocean catamaran seakeeping design based of the experiments of USNS "Hages". / TSNAME, 1974, vol. 82, pp. 126-161.

108. Hitachi delivers Superjet-30 foil assisted catamarans. Fast Ferry International, Junuary-February 1994,p.57-59.

109. Hoppe K.G. Optimization of Hydrofoil-Supported Planing Catamarans. FAST95, Lubeck-Travemunde, 1995.

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

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

112. IMO High-Speed Craft Code. London, 1995.

113. International Conference on High Performance Marine Vehicles, p. 92101,1999.

114. International Conference on SWATH and Multi-hulled Vessels. 17-19 April, 1985, London. 553 p.

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

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

117. Karppinen T. Criteria for Seakeeping Perfomance Prediction, VTT, ESPOO, 1987.Kennell C. Desing Trends in High Speed Transport. Marine Technology, vol.35, N3,1998.

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

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

120. KvâlsvoldJ., Faltinsen O.M. Hydroelastic modelling of slamming against wetdecks. // 8th Workshop on Water Waves and Floating Bodies. Saint Johns. Canada, 1983.

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

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

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

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

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

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

127. Sokolov V.P., Sutulo S.V. Study of the Seakeeping of a Fast Displacement Catamaran Equipped With Above-Water Bow Antipitching Fins / Transactions CRF'96 Conference, June 1996, St.Petersburg State Marine Technical University, vol.2, p. 487-514.

128. Woodyard D. High-tech systems strengthen high speed engine status. / Speed at Sea, 1997, Vol 2, Issue 4, p. 26-29.

129. Woodyard D. Waterjet advances continue. / Speed at Sea, 1998, Vol 3, Issue 3, p. 23-25.

130. World Fast Ferry Builders. Ship & Boat International. Supplement. November, 1999.

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

132. Young S. Hong. Heave and Pitch Motions of SWATH Ships. // Journal of Ship Research. 1986, v. 9, pp. 12-25.