автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.03, диссертация на тему:Усовершенствование теории методов проектирования привязных подводных систем

MIHICTEPCTBO ОСВ1ТИ УКРАШИ

УКРАШСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МОРСЬКИЙ ТЕХН1ЧНИЙ УН1ВЕРСИТЕТIMEHIАДМ1РАЛА МАКАРОВА

УДОСКОНАЛЕННЯ TEOPIÏIМЕТОД1В ПРОЕКТУВАННЯ ПРИВ'ЯЗНИХ П1ДВОДНИХ СИСТЕМ

Спещальшсть 05.08.03 - Механша та конструювання суден

Автореферат дисертацп на здобуття наукового ступеня доктора техшчних наук

Для службового користування Екз. N 3Í

Блшцов Володимир Степанович

УДК 629.127

Миколшв - 1999 р.

Дисертащею ерукопис

Робота виконана в УкраТнському державному морському техшчнол уншерситет! ¡меш адмирала Макарова Мшютерства освгги УкраУни

Офщшш опоненти:

доктор техшчних наук, професор азов Ыктор Георгшович, Одесы державна морська акаде\ия, професор кафедри теорн та будови судна

доктор техшчних наук, професор Сл\жевсъкш Микола Борисови УкраТнський державний морський техшчний ушверситет ¡меш ад\пра! Макарова, завщувач кафедри пдромехашки

доктор техшчних наук, професор Шамарт Юрш Свгенович, науков« виробниче об'еднання "Славутич", генеральний директор

Провщна установа — Одеський державний морський ушверсит« Мшктерства освети Укра'ши, м. Одеса, кафедра теор1У 1 проектувань корабля

Захист вщбудеться " л " "У-ер^Я 1999 р. о ^^"Тодиш на заЫдаш спеииашзованоУ вченоГ ради Д.38.060.01 Украшського державног морського техшчного университету ¡меж адм ¡рала Макарова за адресок 327025, м. МиколаУв, пр.ГероТв Сталинграду, 9.

3 дисертащею можна ознайомитись у бШлютещ УкраТнськог державного морського техничного университету ¡меш адм1рала МакароЕ за адресою: 327025, м. МиколаТв, пр.ГероТв Сташнграду, 9.

Автореферат розкланий

Вчений секретар ___

спешал13ованоТвчено'Т ради, й{КР^Р/Х&С. ■г'

д-р техн. наук, професор Квасницький В.Ф.

ЗАГАЛЫ1А ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Сутшсть та стан пауково? проблеми. Дисертащя присвячена виршенню важливо1 прикладноТ проблеми в галуз1 морськоТ технки - створенню теоретичного забезпечення для проектування прив'язних шдводних систем (ППС). Там системи знайшли широке застосування у шдводних технолопях 1 м1стять шд-водний апарат (ПА), кабель-трос (КТ) та розташований на судш-нос!1 (СН) пост енергетики 1 управлшня системою (ГТЕУ). Об'ектом дослдокення с основт тяпи ППС - з самохадними, буксируемыми та опускаемими ПА.

При проектуванш ППС вих1дними даними повинш бути 1'х робоч1 функцй та умови експлуатацн. Головною проектного характеристикою ППС, особливо для робота на течи, е енергозабезпечення самох1дного ПА як основного робочого шструменту системи. Основний елемент системи, який визначае и енергозабезпечення - кабель-трос ПА. При цьому предметом доопдження е проектш сило-енергетичш характеристики ППС при робот! на теч11 або при синхронному рус1 ПА, КТ та судпа-ноая.

Науковою проблемою, що вир^шуеться в дисертацншй роботт, е вста-новлення зв'язгав м1ж заданими експлуатащйними характеристиками ППС -poзмipaми, формою, площею робочо'Г зони ПА та проектними характеристиками ППС - упорами рушив, потужшстю енергоустановки, параметрами КТ та щ., яга забезпечують досягнення найбшыпоГ ефективносп системи у щлому. Така проблема в повному об'ем! по передниками автора не розглядалась.

Актуалыпсть теми. У бтыпосп дослщжепь ППС вивчаеться Тх робота в умовах обтжання потоком, перемнпення СН. Найбшып розроблеш методи роз-рахунку та проектування шдводних буксируемих систем. В роботах ВЛ.Сгорова, ВЛ.Габрюка, С.1.Девшна, 1.Б.1коншкова, Ю.О.Лукомсъкого, Ю. С.Шамар1на, В.В.Мороза та шших автор1в описаш математичш модел! та методи розв'язання стащонарних ! динашчних задач розрахунку буксируемых систем. Загалып зада-41 статики та динамки систем з гнучкими сполученнями у рщиш вивчались Е.1.Калюхом, Н.С.Кочшим, Г.С.Кувшиновим, В.Н.Салтановим, М.С.Еатеэ, 1.\*/.Каттап та ¡кшими. Окрем1 проблеми 1 задач! проектування прив'язних небуксируемих систем розглянуп Г.О.Берто, Б.А.Бугаегосо, А.М.Вашедченко, В.Е.Магулою. Особливост проектування шдводних апара-пв для ППС детально дошджеш А.М.Вашедченко, М.Б.Сл1жевським, В.С.Ястребовим, А.А.Горло-вим, В.А.Челшпевим.

Але до останнього часу вщсутш постановка та розв'язок проблеми проектування ППС як единого техтчного комплексу, який включае працюкта в потощ води ПА, КТ, СН 1 забезпечуе досягнення тдводним апаратом робочоУ зони необх1Дних розм1р1в.

Розв'язання вказано"1 науково!" проблеми дозволить створювати бшьш конку-рентноспроможш прив'язш системи р13ного призначення, значно актшизувати в УкраТш та в крашах СНД виконання шдводних робп, обстеження морських наф-тогазопроводт, пдротехшчних споруд, природоохоронних та судноремонтних роб1т, а також робгг в нггересах шдвищення обороноздатносп УкраТни.

Отримаш в робо-ri науков! результата мають значний позитивний вплив на шдвищення р1вня тдготовки 1нженерних кадров за напрямами 1002 - "Корабле та океанотехнжа" та 0922 - "Електромехашка" MinocBira УкраГни.

Зв'язок роботн з науковими програмами, планами, темами. Напрямок доаидження по дисертацй взноситься до основних наукових напрямюв Украшського державного морського техничного ушверситету ¡м. адм. Макарова i € складовою частиною дослщжень Центру шдводноТ техшки УДМТУ в рамках комплексно! НДР "Розробка теоретичних основ створення та технолопй використання перспективних гадводно-техшчних комплексов для освоения шельфу Украши".

Прикладне значения дисертацй' пов'язане 3i слщукгами програмами:

Национальна програма дослщжень та використання ресурав Азово-Чорноморського басейну, шших райошв Свггового океану на перюд до 2000 року (роздал цшьового комплексного проекту "Пошук");

Державна програма пошуку та знешкодження залипшв xiMi4Hoi збро'1, затопленоТ у винятковш (морськш) економ1чнш зош Укра'ши, на 1997-2002 роки (завдання "Пошук, обстеження та документування тдводних об'еюпв з використанням дистанцшно керованих тдводних апарат1в");

Державна програма "Освосння вуглеводних pecypciB Украшського сектору Чорного та Азовського MopiB" Держкомнафтагазпрому УкраГни (часткове завдання по створенню та введению в експлуатащю безлюдних тдводних апара-пв);

Програма фундаментальних i пошукових досшджень 11ПТ HAH Украши на 1992-94 p.p. (часткове завдання на доопдження nponeciB у тришокерах методами нових тдводних технолопй);

План науково-достдних Ti експериментально-конструкторських pooiT Нащонально! акцюнерпкм компашУ "Нафтогаз Украши" на 1999 р.;

Програма мониторингу морських тдводних газопроводов у 1996-2000 роках ДВП "Чорноморнафтагазпром" Держкомнафтагазпрому Украши (часткове техшчне завдання "Прогнозуваиня насладив та мошторинг аваршного пщводного газопроводу").

Мета i задач! досладження. Метою дисертащйноУ робота е удосконалення Teopi'i i методцв проектування ППС шляхом створення теоретично обгрунтованих i тдтверджених практикою метод!в розрахунку характеристик систем, забезпечуючих позициовання або повшьне перемещения ПА в робочш зош необхцших po3MipiB з урахуванням силовоУ взаемодп елеменпв системи в потовд води та умов експлуатаци.

Для досягнення поставлено! мети вир1шеш таи основш задач!:

створеш математичш модел1 одноланкових i дволанкових ППС, яш опису-ють стацюнарний стан i'x елемен-пв у потоц1 води, створеш математичш модел1 для дослщження типових дииадпчних режшшв ППС - режилив ривка з боку ПА i СН, ривка привантажувача;

теоретично 1 експериментально дослщжено вплив течи на сшга-енергетичт характеристики 1 робочу зону ППС, дослщжено вплив КТ на характеристики ППС у щлому;

розроблено принципово нов! типи ППС, перслективш для роботи в умовах течп 1 в режим! синхронного руху ПА 1СН;

створено методи розрахунку сило-спергетичшгх характеристик ППС для режимв позицновання на течп, режишв тривалого 1 короткочасного споживання максимально'1 потужиосй ПА, для оптимпащйного проектування КТ 1 ППС у щлому;

на основ! отриманих теоретичних результата I з використанням розроблених проектних метод1в створено зразки ново? шдводно!' техшки -прив'язш системи з самохздними ПА та наглсне обладнання, розроблено технологи IX використання, експериментально доведена 1х працездатшсть та ефектившсть;

виконана експериментальна експлуатащя та доведет до використання в промислових масштабах зразки тдводноТ техшки 1 технолоп"1 в штересах народного господарства Украши I Росп.

Науков1 положения ! результат, ям виносятьси па захнст: при проектуванш ППС необхщно виходити з умов забезпечення тдводшш апаратом обслутовування найбшьшо! або задано! робочоТ зони (плоть простору), а не деякоТ фжсовано! точки в1дносно СН;

проектуванню ППС повинен передувати анал!з упор1в трьох груп його рушив, дтметра, довжини, об-пчносп 1 плавучосп КТ, забезпечуючих споживання рупиями ПА мппмальноТ енерги при заданих характеристиках наб!гаючого штоку;

дволаншм ППС з привантажувачем мшоть облает! нестшкост! ПА у робоч!й зош, де аппарат важко фпссуеться вщносно СН;

у ППС з буем-в1дхилювачем, запропоноваш'й та вперше доошджешй автором, для обслутовування робочоТ зони неперервним повшьним перемщенням ПА можливе створення на стзорешй у дисертащГ теоретичшй баз! системи управлшня упорами вс!х рушив ПА 1 буя;

при проектуванш ППС, в яких КТ повшстю буксируеться тдводним апаратом, а енерпя передасться з синхронно рухомого СН, необхщно враховувати таю характеристики КТ - змшну по довжши шгавучкть, довжину шдводноТ 1 плаваючоГ частин, а також анал1зур,ати на запропонованш у дисертацн науковШ баз! оптимальне поеднання плавучосп КТ 1 упоров рушив ПА;

для буксируемих ППС отримат безрозм!рш характеристики, яга дозволяють оцшити на стад!)' проектування зусилля на ходовому ! кор!нному кшцях кабель-буксира для обгрунтованого проектування вузл!в його кр!плення та буксировочних потужностей;

проектуванш ППС нав!ть на лочаткових стадах повинно грунтуватись на ретельному анал!з! сило-енергетичних характер истик ! можливостей позишювання ПА всередшп задано!' робочоТ зони.

Наукова новизна одержаних результате полягае в тому, що:

вперше сформульована та розв'язана система диференцшних piciwiib, щ< описуе просторовий стан запропоновано!" автором ППС нового типу, яка мктит: вщдалений гпд СН прив'язний плавучий буй-в1дхшповач i зв'язаний з шв кабель-тросом самохшшй ПА;

вперше створена математична модель просторовоТ дволанково! ППС : привантажувачем, за допомогою якоТ визначеш законом1рносп позициовання i ПА на теч1х;

вперше поставлена в загальному еигтид1 та розв'язана для осиовних типн ППС задача про зв'язок "ix проектних характеристик з необхщними розм1рами т. формами робочих зон ПА на течп;

вперше створеш та реатзоваш у випвдп алгортлйв i програм розрахунк; математичш модел1 трьох новях тишв ППС, в яких ПА буксируе кабель-трос : р!зними характеристиками зм1нно1 по довжиш плавучосп та буем;

розв'язано ряд нових для проектування ППС динашчних задач, як описують властивосп пщводних систем з гнучкими сполученнями в умова> ривюв з боку самох1дного ПА, СН i привантажувача;

виявлеш 3aKOHOMipiiocri взаемозв'язку проектннх та експлуаташйнго характеристик осиовних гитв ППС при po6oTi на теч11 та при урахуванн пдродниам1чних характеристик КТ i ПА, а також при урахуванш роботи йоге рушив.

Достов1ршсть результате дослщжень забезпечуеться використанняь доепшрних математичних моделей типових елеменпв ППС та i'x основню пдродинам1чних характеристик, необидною точшетго вщнрювань сило-енергетичних характеристик створешгх зразыв ППС в лаборатерних та натурню умовах, застосуванням числових метод ¡в i, де можливо, точних анагнтични> pinieHb при анал1з1 ршшх вид!в ППС, уешшною промисловою експлуатащек розроблених ППС та шдводиих технологий.

Практичнезначения одержан»х результатов.

Для теорй' проектування ППС розроблено единий науково-методолопчнш шдх1д, що дозводяе створювати розрахунков1 схеми, алгоритма та програми, як теоретично забезпечують оцшку сило-енергетичних та просторовю характеристик.

Теоретичш р!шення доведет до практичних рекомендаций при створенш тг експлуатаци ППС наступних тигав: одноланкових самохадних; одноланковю самохщних з буксируемим по поверхш КТ; дволанкових ППС ' привантажувачем; дволанкових ППС з буем-в1дхилювачем; буксируемо! тг опускаемо! систем специального призначення.

Рекомендадп автора використаш при проектуванш та виготовлеши п'ял ППС та десяти одиниць дистанцшно керованого гадводного обладнання для безводолазних гадводних технолопй (трасошукач1в, товщином1р!В, датчиюв) при розробщ стандарту на тдводш робота, схваленого Росшським Морським Репстром Судноплавства.

Оргашзована експлуатащя в промислових масштабах двох ППС - "Атлеш' та "The North Star". Роботи виконувались на Чорному та Азовському морях, на

р1чках КрайньоТ Швиочт Pocii по завданням ДВП "Чорноморнафтагаз", в/ч А-1845, МДЦ "Артек" (sci - Украша), AT "Норшьськгазпром", РАО "EEC Pocii"", Дудинський морський порт (Bci - Р0С1Я).

AHani3 загальноТ ситуащГ в УкраТш та державах СНД дозволяе рекоменду-вати одержат науков1 та практичш результаты дисертацп для використання при виготовленш i експлуатацп ППС в рамках Нацюнальних, державютх та галузе-вих програм, виконуваних Державним ком1тетом з науки та технологи! Украши, Мшприроди Украши, Мшгсгерством з надзвичайних ситуацш i лшндацп наслщюв ЧорнобильськоТ авари, Держкомнафтагазпромом Украши, Мшоборони Укра'ши, Мшстерством з надзвичайних ситуащй Pocii, РАО "Газпром" Pocii.

Апробацгя результат дисертацГь Результати дисертащйноТ роботи до-повщались на 12 науково-техшчних конференщях, зТздах та семшарах, в тому числ1 на науково-техшчних конференщях МК1-УДМТУ в 1988-98 p.p.; Мжнароднш науково-техшчний конференци з досшджень океану та тдводних технолопй "INTEROCEANTECHNOLOGY'90", Szczecin (Poland), 1990; Miac-вуз!всыай науково-техшчшй конференщГ "Композицшш матер¡али в конст-рукщях глибоководних техючних 3aco6iB", Микола'т, 1991; ювшейнш конференци, присвячешй 75-р1ччю МК1-УДМТУ "Проблеми розвитку суднобуд1вно'{ науки та освгги", МиколаГв. 1995; 1 Мйжнароднш школ! по моделюванню "1st INTERNATIONAL MODELLING SCHOOL", Alushta (Ukraine), Rzeszow (Poland), 1996; l-ifi Мжнароднш науково-техшчшй конференци "Проблеми еиергозбер!гання та еколопГ в суднобудуванш", МиколаГв, 1996; М1жнародтй конференщТ з розвитку та використання полярних репошв "POLARTECH'96", С.-Петербург, Pocii, 1996; Мжнародному науково-техн!чному симпоз1ум1 "Проблеми суднобудування. Стан, ¡деГ, р^шеняя", МиколаГв, 1997; Першому ВсеукраГнському з'Узд! з теорй мехашзм1в та машин "Теорш мехашзм1в, машин i техносфера Украши XXI стор!ччя", Харыв, 1997; 4-iil Укра'шсыай конференщ! по автоматичному керувашпо, Черкаси, 1997; ювшейшй науково-техшчшй конференци "Правове, нормативне та метролопчне забезпечення систем захисту ¡нформащ1 в Украип", Ки!в, 1998; на наукових та науково-виробничих парадах Мшприроди Poci'f (1992) та оргашзащй НАН Украши, тдприемств Украши i Pocii', яи проектують та використовують шдводну TexHiKy.

Публ1каци. За темою дисертащ"1 оиубл!ковано 52 друковаш науков1 роботи. Основш результати досл1джень викладеш у 2 монограф!ях (1 однооабна), 21 стати у наукових фахових виданнях (13 без cnisaBTopiB). Основш публшацп, в яких додатково викладено результати дисертацн, включають 5 наукових статей (у сшвавторсш), 3 npaiii «¡жнародноГ конференцп' (1 без сшвавтор1в), 18 тез наукових конференцш (9 без ствавтор1в), 1 навчальний поабник, 1 свщоцтво на винахщ, 1 стандарт шдприемства (у сшвавторствО-

Особистий внесок здобувача шдтверджують 14 основних i 10 додаткових самоспйних наукових публжащй, в яких викладеш математичш модел! для розрахунку стацюнарних режим!В ППС i методи Гх проектних розрахункт, результати теоретичних та експериментальних д0сл1джень створених тдводних систем i технолопй в натур них умовах.

В монографп В.С.Блшцова, В.Е.Магули "Проектування самохщнш прив'язних пщводних систем" (Кшв: Наукова думка, 1997. - 140 с.) постанови проблеми та задач доопдження, загальна характеристика ППС та математичнс моделювання i'x типових елеменпв, а також обробка i анашз результа-пв дослщ-жень виконаш В.С.Блщцовим, що становить не менше 65 % основного змюту. Е стата В.Е.Магули, В.С.Блшцова "Особенности применения теории подобия i размерностей к буксируемым системам" (36. наук, праць УДМТУ. МиколаУв 1998. - Вип.1 (349). - С.80-86) B.E.Maryrci належить 1дея використання в Teopii розм1рностей шдходу Г.Хантш; основний аналтлний матер1ал написано В.С Блшцовим. Автору належить постановка задач^ анал1з результата та висновет по розрахункам позищювання ПА i впливу КТ на характеристики ППС у спшь-них публжащях з В.Е.Магулою, В.В.Шевченко, С.В.Щепелевим, СЛ.Ольшевсь-ким, С.М.Нужким, що становить не менше 60 % основного зм1сту. Автору належать також 1деГ, науково-методичне обгрунтування та висновки по натур-ним експериментам з ППС i по технолопям i'x застосування у стльних публжащях з Д.В.Костенко, Г.В.Бабюним, С.П.Гертовим, О.О.Мочаловим, Ж.Ю.Буру-юною, Улановсысим JI.M., Соломахою Л.А., Щелконоговим О.О., що становить не менше 60 % основного 3Micry. У сшльнш публкацп з В.С.Лстребовим, С.1.Гарбузом, О.М.Фшатовим, О.М.Труновим, Б.ПДвашшиним, А.П.Павловим автору належить матер1ал по електроенергетшц шдводного робота, щс становить 15 %. У публтщУ з ГОскуновим О.М. автору обгрунтував мехатчну характеристику привода i розробив схему мехашзму, що становить 50 % змкту.

Структура дисертацп'. Дисертащя Micrrrrb вступ, 10 роздшв, висновок, 10 додапав. Обсяг дисертацп — 332 маш. пис. crop., 129 ¡люстращй, 35 таблиць, додатки на 309 стор. (окрема книга). Список використаних лпературних джерел Micmrb 203 найменування.

ОСНОВНИЙ 3MICT РОБОТИ

Вступ м1стить обгрунтування актуальносп дисертащйноГ робота, п основну мету та одержан! науков! результата, яи виносяться на захист, зв'язок з науковими програмами, наукову новизну i практичну цшшсть.

У першому роздш дисертацп виконано аналггичний огляд ¡снуючих ППС i областей ix використання. Видшеш особливосп застосування ППС:

обмежений pafliyc да самоходного ПА з-за кшцевоТ довжини КТ, що вимагае спещальноГ оргашзаци робота як тдводноГ, так i надводно! частин ППС;

суггевий вплив хитавищ судна-ноая та збурень, виникаючих у КТ, на яисть результатов пщводних po6ir при позищюванш ПА;

значш зусилля на ходовому юнш КТ, виникаюч1 при роботт на течй' або при одночасному pyci ПА i СН, яы обмежують робочу зону i глибину ПА.

Наведена розгорнута класифкащя ППС за основними е ксплуатац i й ним и ознаками, а також класифжацЬ? тдводних po6iT з застосуванням ППС. Введет два нових типи ППС: дволанкова ППС з буем-в!дхилювачем та ППС з буксируванням КТ. Обгрунтована необхщтсть детального вивчення

дволанкових ППС з привантажувачами. Вщцлена суттева роль КТ у формуванш сило-енергетичних характеристик ППС при роботт на течи.

Виконано аналУз обсяпв можливоУ потреби в ППС та анашз ринку шдводних роб1т в У край» та кра'Унах СНД. Встановлено, що мшмальна потреба в ППС для народного господарства УкраУни та краУн СНД 70-100 систем з таким сшвв!дношенням по видам робгг: пошуков! — 30 %, обстежувальш — 40%, робоч1 — 20%, спецдальш — 10%.

У другому роздш дисертацц наведет теоретичш основи проектних та експлуатацшних задач мехашки ППС. Серед багатьох режюяв експлуатацп систем видшеш лише тай, ям сутгево впливають на Ух проектш характеристик, а саме: визначаюч1 найбшьшу довготривалу потужшсть двигушв ПА; визначаюч1 максимальну короткочасну потужшсть двигушв ПА; пизначагсга найбшьни навантаження на елементи конструкцй' системи (КТ, його вузол кр1пленш1я до ПА та до СН); визначак>ч1 спроможшсть ПА реагувати на команди управлшня.

В ус1х вариантах розрахунив ППС виконувався сшльний розрахунок р1внянь руху або стационарного стану твердого тУла (ПА), твердого плаваючого тша (судна-нос1я) та гнучкого сполучення (КТ) в потощ води, причому, КТ моделювався абсолютно гнучкою ниткою, яка мае власну вагу.

3 багатьох форм запису пдродинаммних зусиль на КТ у потощ води використана класична:

= 0,5Спр/с1 бш2 а; ^ =0,5С,р»гс1со^а-, = 0,5Сьр/с1зта-созо!, (1) де Яп, Я,, Яь — нормальна, дотична 1 бокова сипи; Сп, С,, Сь — пдродинам1чга коефвденти; р — густина води; V— швидюсть течи; с1— Я1аметр КТ; а — кут наб1гання потоку води на КТ.

Статичний та квазистатичний стан просторового КТ, шо обтжаеться потоком, записано у форм!

0- (2)

аз Я

де Г — натяг КТ; Я — рад!ус його кривини; 5 — довжина дуги КТ.

Оскшьки реальш сили залежать також вщ просторовоУ оркнтащГ КТ, зокрема, вщ купв а ,/3 ,у, то для користування наведеними р!вняннями для кожноГ конкретно! задачI в дисергащУ встановлгоються зв'язки зовшшшх сил Чп' <7( > Яь 3 ВДми кутами. Анал13 р!внянь р1вноваги гнучкоУ нитки та геометричних сшввщношень показав, що просторов! задач! розрахунку КТ практично не мають аналшгчних ршень, плосю задач! у деяких випадках мають таю ршгешм, але широке коло задач \ тут необхдао вир!шувати числовими методами. 3 широкого Тх арсеналу використаш методи дуговоГ апроксимащУ проф. В.Е.Магули, а також методи Рунге-Кутта 1 Адамса, що оркнтовагп безпосередньо на вир1шення диференщальних рУвнянь р1вноваги гнучкоУ нитки.

Для опису динамши розглядаються спшьно р1вняння руху ПА, КТ 1 СН, причому останне для системи е джерелом мнематичних збурень верхнього

(кор1нного) кщця КТ, що розраховуються вцюмими методами динамки судна. Р1вняння динампси ПА — це р1вшшня руху твердого тша в рщиш. Вони визначають упори рушив, ошр води, сили шерци ПА та приеднаних мае води, а також динам!чш зусилля, що передаються кабель-тросом.

Найбшып складю р1вняння руху гнучкого сполучення - кабель-троса. В натур алыпй форлп для просторового нерозтяжного КТ р1вня1шя руху 1 юнематичт сшввщношення мають вигляд дев'яти р1внянь першого порядку в частинних пох1дних. У дисертащТ використаш р1внявня динампси гнучко! нитки в ¡мпульешй форм!, як! наведен! у працях проф. А.П.Мшакова I до розрахунку динамш! КТ пристосоваш проф. В.Е.Магулою:

/ = Г- Д/, Jl,=qн-At, Jl¡=qi^лt; 1 (3)

Ду„, Ду(, Ду4 , Д<у2 , Леи,, Дси3. ]

Шсля постановки в р1вняння руху нитки 1-го 1 2-го порядив 1 в инематичш сшввщношення отримуемо систему розрахункових р1внянь:

ds1 R2 ds R J ds\R

J dj ь J dj

-T~---+—.— m.Am,, = m.Av — J •

RR' ds R' 1 2 J"

dJn J, J„ ds R R1 3

ds

~ = miAv„+Jn; 0 = Avb-—'

K. m,

дe i? - рад1ус кривини лшп КТ; J - ¡мпульс сили; тх - погшна маса КТ з приеднаними масами води.

Це звичайш диференщальш р^вняння, в яких рад'уси кривини R та

кручення R1 вцдаосяться до початковоГ форми нитки (до прикладання i\f пульсу), а тому це в!дом1 функцн вщ довжини душ або кута а .

Вщомо, що вказане диференоцальне р!вняння мае аналппчне ршення, коли стацюнарна форма нитки - ланцюгова лшк. Реалып лши КТ добре апроксимуються ланцюговими лшшми, в яких етвалентна сила гяжишя направлена вздовж горизонтально}'Bici, рис.1.

Шсля розрахунку стащонарного стану нитки вщома довжина КТ 1КТ та кути а3 i ab . Tofli

R = ~ = ~" = —(3=a -n/2; a = lKT /(ctgab -cigaj. (4) da dft cos" ¡5

Переварка показала, що ¡мпульсом дотичних сил qt допустимо нехтувати, а при визначенш Jп користуватися лшеаризованою формулою 9Я ~ К ■ Д vn.

Рис. 1. Апроксимащя КТ в потош ландюговою лшею

Розрахункова система приводиться до виду

Л * Н к Г « Л

¿¡}1 ар тха~

(\ + 2D)—-2ígp-DJ <*Р

Ау,=

со%2/3 ¿7 . В 2

ат.

«Г

Ду„=-

ащ

СОБ р •

Тут г в подальшому

О =-

1

1 + Ъ„ ■ М / т,

(5)

Загальне рппення першого р1вняння системи (5) 1 йога похщна при 0< О <1 мае вигляд:

/

= —^—(С, сси Ор+Сг эт £>/?)

сои /?

= —I— с, $т С, «к О/?)сск ¡3 + (С, ее« £>/? + С, 5т Я/У)«11 ¡3 ] с1Р со% ¡}

(6)

Посшнга штегрування визначаеться з граничних умов.

Безпосередш розрахунки та !х анашз показали, що при стащонаршй форм: КТ у вигляд! полого! криво! (стршка прогину вщносно хорди АВ - до 1/10 - 1/5, рис.1), р1зга динам!чш наваптаження на юнцях КТ практично не змппоють його кривину, тому що швидюсть поперечного, вздовж нормаш до криво"!, перемь щення на порядок вище швидкост1 тангешцйних перемщень кшцш КТ. Тому при р1зких перем!щеннях кшшв пологого КТ вш перем1щуеться вздовж свое"!

лша прогину. Таким чином, полого вигнутий КТ при дштм!чних, особливо р!зких тангенщйних впливах може розглядатися як пружний прямол1Шйний К Tie'i ж довжини. Навпроти, при розрахунках КТ велико! кривини його динам^ч! поводження визначаеться майже щлком змшою кривини i в мало - розтяжтсти

Для виконання доаиджень в дисертацшнш робоп використовували» (МПуДЬСН! р!вЮШНЯ динамики КТ, ХВИЛЬОВ! Р1ВНЯННЯ повздовжшх хвиль пружному КТ, р1вняння динамки одномасовоГ системи з КТ.

Складеш i проанашзоваш для ППС в стащонарному стан! залсжносп теор розм!рностей i под!бностей, необхщш для обробки результата натурних лабораторних ¡спипв. При цьому прийнято припущення, що поток води мг постшну по глибиш швидысть, а ПА мае нульову плавучклъ.

В робот! використано гадхвд Г. X ант л!, розвинений для дослщження ПЛ* проф. В.Е.Магулою. Анал13 явища дозволив отримати для системи "ПА-КТ" та! niicTb взаемно незалежних критерй'в под1бностей:

г ■ г- „ - Рdv~ . „ - Ps к . „ _ z3 . „ _ А) п

С„; С,; av =-; ак =-; аг=--; ах--- , (7

m, gmld gmxd

де A\=RX±P; Rx = 0,5Cxpv2 Sx; SK - площа водотонажного nepepi3y K1 Sx - площа вертикально? проект? ПА на гшощину, перпендикулярну потоку; те, лишйна маса КТ; Р - горизонтальний упор руш1я ПА вздовж вектора швидкост потока; Z3 - вертикальна заглиблююча сила на ПА.

Сформульоваш проехтш задач! буксируемо? системи спещальноп пршначення з потужною електропдро!мггульсною установкою (до 130 кВт) Показано, що на paifflix стад!ях проектування та ко? ППС необхщно виконат! анап!з варианта розм!щення елемеютв зарядного пристрою на СН i ПА т; вибрати Bapiam- розм!щення, що дае миимум буксировочного опору.

У третьому роздт обгрунтовуються методи дослщження розробленж математичних моделей ППС та наводяться результата експериментальнго доапджень розроблених ППС в натурних умовах. Наведеш алгоретми : програми розрахунку стащонарних i динам1чних режим!в ППС, побудоваш i середовини математичного пакету Mathcad Plus6 Professional Edition, а такоя складених на mobi програмування БЕЙСИК. Пор!вняння результатов розрахунюЕ показало "ix задовшьне ствпад!ння (не прше 1 %), шсля чого подальш; обчислення виконувались з урахуванням гнучкосп програм на mobi БЕЙСИК та специф!чних обмежень професшного пакету Mathcad Plus6.

Експериментальне дослщження особливостей роботи ППС виконано в натурних умовах р.Сшсей (Pocis) п!д час випробувань та промислово"! експлуатащ? ППС cepi? "The North Star". Зм!ст дооидження полягав у вим!рюванш натягу на кор!нному кшщ КТ i споживаемо? шдводним апаратом потужносп при його позищюванш шд СН в умовах течи (стацюнаршш режим). Експеримент проводився на глибинах занурення ПА 16, 38 i 52 метри при швидкосп теч!?, вщповщно, 0,73, 0,81 i 0,87 м/с. Експериментальщ дат

пор1вшовалися з результатами математичного моделювання з використанням розроблених у дисертаци" алгоритм1в i програм.

Розрахунок потужностей N-^ i Nл, споживаемих шдводною частиною системи i шдводним апаратом, втрати потужносп в КТ ANKT знаходили по загальнов1домим формулам мехашки i електрогехнки.

Результати показали, що експериментальш та розрахунюш залежноси натягу КТ близьк! (похибка складае б1ля 10 %). Експериментальш залежноси потужносп, споживаемоТ ПА, вщрвтаються вщ розрахункових з-за неточностей в експериментальному визначенш характеристик рушив ПА. Разом з там, характер цих залежностей однаковий, що дозволяс зробити висновок про достатнью достов1рн1сть розроблених математичних моделей ППС при використанш íx для дослщження сило-енергетичких характеристик прив'язних систем.

В четвертому роздип виконано анашз фактор1в, що визначають проектш характеристики самохщних одноланкюгових ППС. Найголовшший з них - потуж-Hicrb íí енергетичноГ установки, необхщна для виконання заданих виробничих функцщ. Для яюсних ощнок потужностей енергетичних установок розглянуто пршз'язний ПА, розташований горизонтально вздовж течи i назусщмч iTi. Сили Oxyz , дноч] на ПА, ¡зольований в1д КТ та натяг на ходовому kíhuí КТ маготь

вид:

Qx=PI~Rx> Qy-Py, Q2=P;+GA-gpVA, (8)

де Рх v, - упори рушив ПА; GA - cima ваги ПА; VA - водотонажний об'ем ПА;

Зпдно з (8) складов1 натягу по координатним в^сям знаходимо Tbcosa0=Px- Rx, Tbcosfi0 = Py, Tb cosy0 = Pz +GA ~gpVA,

звщки упори рушив визначаються формулами

Рх = Th cosа0 - Rx ; Ру = Ть cos/?0; Pz = ТЬ cosy0 -GÁ + gpVA.

Загальна потужтсть рушшного комплекса ПА знаходиться по формулц Ne = 2/г(Рх пх Dx KQx /КТх + Р, пу Dy Кф /КТу + Рг nz Dz Кф ¡KTz), (9)

де Dx, Dv, Dz , пх , пу, nz - д1амегри i числа оберпв маршового, бокового í вертикального рушив; КТх, КТу, КТ2, Kqx , K(¿y, Kg, - коефщенти упору i моменту вщповщних pymi'íB.

Коефщкнти упору i моменту залежать вщ вщносно! ходи ругшя ЛР:

ÁPx=v/(nxDx), 2^=2^=0.

To;ú при 3MÍHÍ режшив експлуатаци (головним чином, швидкосп течн v, 3míhí позищ'1 ПА при v -const) справедлив! вирази

Dy К& /КТу = Ау = const, D, KQl /KTz = AZ = const, Dx KQx j KTx = Ax = const. Загальна потужтсть рушенного комплекса ПА може бути записана в форм!

Ne = AxPxnx + AyPyny + A,P1nz. (12)

Описаний шдхзд суто приблизний, оскшыси не враховуе особливостей роботи гребних гвинпв при наявносп поперечно! складово! тсчн, впливу корпусних конструкцш ПА та íh. Його застосування дас задовшьш результата на початковш стадй" проектування ППС.

Враховуючи складшсть рщення просторових задач розрахунку КТ в дисертацп дана ощнка впливу просторовосп КТ на характеристики системи. Дослщжено натуральш ргвняння р1вноваги гнучкоГ нитки методом апроксимащТ п вщр1зками гвинтових лшш. Вважалось, що ПА встановлено без крену i диференту i може мати В1дносно вектора швидкоеп потоку кут дрейфу р. Кабель-трос вважався невагомим.

Для ста на ПА використаш вирази:

Qt=Px-Rtp, Qn=Py-Rnp, Qz = Pz + GA -gpVA, (11)

N = Tb=JÑfTÑfTÑJ, Nx=Q,cosp-Qnsmp,

Ny = Qt sinp + Q„ eos/?, Nt=Qz. (12)

Просторов! кути зв'язаш з силами на ПА i М1Ж собою р1вняшими

N Nv N

cosa0=-f-, eos Pq — ~~~, cos^- = —(13) N N N

eos2 a0 + eos2 p0 + eos2 № -=•~• (14)

eos Pq Ny

Результата числовых розрахунмв показують, що навта значш поперечш горизонтальш сили Pv ímíhíoiotl иатяг в КТ менше як на 10 %, як i повздовжню

хъ i вертикальну гь координата ПА. В той же час поперечш в1дхилення уь ПА вщ точки закр!плення КТ на судш значш.

Таким чином, при проектуванш ППС з одноланцюговими КТ можна припускати, що КТ проганаеться в вертикальнш площит потоку. Це полегшуе ршення проектних задач, значно не знижуючи to4hoctí ршення. При позищюванш ПА у напрямку, перпендикулярному течи або на течи, змшноТ по глибиш, в дисертацГ! використана розрахункова схема просторового КТ.

Вивчено вплив на проектш характеристики ППС диаметру КТ, довжини його попущено!" частини, обтакаемосп та планучост! КТ. Встановлено, що при заданш довжиш попущено! частини КТ lKT i фжсованих значениях ynopiB Рх i Pz збшьшення д1аметра КТ викликае зное ПА теч1ею. При 1 кт =const i незм!ншй глибиш ПА, що забезпечуеться вщповщною змшою заглиблюючо! сили Р. виявлена пропорцшшеть qiei сили вщ дааметру КТ i слабка залежшеть горизонтально! координата ПА вшгосно судна. При незмшному Д1аметр1 КТ та фшеованих значениях ynopiB Рх i Pz регулювання довжини попущено! частини КТ дозволяе змшювати положения ПА на течи в широкому д^апазош.

При незмшному д1аметр1 КТ змша довжини його попущено! частини сут-тево впливае на упори рушив ПА, як! забезпечують утримання ПА у задашй точщ горизонтально'!' площини. Залежносп при знаходженш ПА гад судном-ноаем (хь =0), вище та нижче по течи (хь =-50 1 +50 м) показан! на рис.3.

Рд Р*

Рис.3. Залежносп Р, (1КТ )! Рх (1КТ) для глибини ПА Я =100 м при V =2 м/с

Встановлено також, що збшылення нормально? складово! пдродинам1чного опору КТ (попршення його обткаемостО викликае приблизно пропорщйне збшьшення упор1в, необх1дних для утримання ПА в задашй точщ. Збшыпення плавучосп КТ впливае, головним чином, на вертикальну координату ПА 1 в значно меншш м1р! — на горизонтальну координату.

Встановлено слабкий вплив обткаемосп ПА на форму лши КТ 1 координата ПА та залежшсть заглиблюючо! сили , необх!дно! для утримання ПА в задашй точщ, вщ площ{ епюри течи. Встановлеш також особливостг сгального управлшня обома рупиями при повшьному вертикальному занурешй ПА. Показано, що у цьому випадку заглиблююча сила поспйно збшьшуеться, а упор маршового рушш мае екстремум — максимум.

Показано, що запас м!цносп КТ визначаеться трьома факторами: триаалштю безперервного навантаження КТ зусиллями, близькими до розрахункових; динам!чшстю навантажень при ривках КТ з боку ПА або СН; повторшстю навантажень. Встановлено вплив Д1аметра 1 довжини попущено! частини КТ нульово! плавучосп на його натяг при Рх =сопз! \ Рх =сопзГ. При позищговатп ПА над заданою точкою дна пропонуеться одночасно регулювати три змшш -Рх, Рг I 1КТ. На рис.4-5 показан! залежност! зусиль на коренному кипу КТ Та ! вщносно! стршки прогину / = Г / Н вщ вшгосно! довжини попущено! частини КТ 1КТ /Я , де Я - робоча глибина ПА, Та = Та /(а„1кг), а„ - 0,5Спрк2<1.

т..

кН

1.8

1,4

1.0

1 \ \ \ \

Рис.4. Залежшсть натягу 1 стршки ПрИГИНу КТ В1Д ЙОГО В1ДНОСН01 довжини

Рис.5. Область значень безрозшрного натягу КТ

Для оперативно"! оцшки зусиль в КТ 1 упор!в ПА отримано графой безрозм!рних характеристик КТ, показан! на рис.6, де Р2 — Рг !{ап1кт),

Рис.6. Безрозм1рш характеристики зусиль в КТ I упор1в рушив ПА

Встановлена незначна роль обпчносп i плавучосп КТ, обпчностл ПА на натяг в КТ.

Детально вивчено вплив ривюв з боку ПА i судна-нос1я на натяг в КТ. Прирост упору маршового рупия ПА P{t) вщ стащонарного значения Рс до максимально!'величини Рп представлено залежшстю P(t)={Pm-Pc\th(yX). PisroniHtf руху ПА мае вид:

xb + Axb = F(t), (15)

де хь- горизонтальна координата; Л = 0,5Cxpv2 SA IМ; М- маса ПА з присднаною масою води; F(t) = [p(t)-Tb(t)cosab(t)-\- Tbc cosаЬс]/M - сума зовшшшх зусиль на ПА; Ть, ТЬс - повний натяг у КТ i натяг у КТ в стацюнарному сташ; аъ, аЪс - кути нахилу КТ в точц! закр!плення на ПА гид час ривка i в стацюнарному сташ.

П!сля врахування початкових умов (при /= 0 хь = хь = 0) ршення л!н!йного р!вняння мае вигляд:

1

ь 1

at о

(16)

а1~ о

Нев!дома функгця в!д часу Гй(<)со8аь(г) знаходиться сум!сним р!шенням отриманих р!внянь з ршнянням руху КТ.

Ривок з боку СН розглянуто для трьох вшгадив — в стацюнарному сташ КТ мае значну кривину, стршка прошну /»0,1; КТ мае пом!тну кривину, стршка пропшу / >0,1; линя КТ у стацюнарному сташ похила, стршка прогину / <0,1.

Числов! досл!дження показали, що ривок з боку ПА або СН викликае значш динамгчш навантаження на КТ та елементи його закр!плення.

У п'ятому розд!л розглянуто новий вид одноланцюгово! ППС, де п!дводний апарат буксируе за собою КТ, який виходить на поверхню води ! без натягу п!дходить до СН. Розглянуто три вар!анти тако!' системи: з одноланховим КТ позитивно!' плавучосп; з одноланковим КТ, що мае вщ'емну плавуч!сть нижньо!' свое!' частини та позитивну плавуч!сть верхньо!" частини; двохланкова ППС, що м!стить пром!жний буксируемий по поверхш води буй Б, рис.7. На основ! досв!ду експлуатацп реальних ППС в дисертащ!" розглянуто вар!ант забезпечення додатньо!' плавучосп КТ за допомогою низки по плавив у форм! елшсоща обертання з питомою густиною р... Отримаш формули, що зв'язують розм!ри поплавка (висоту ! довжину) з вщстанню \пж !'х центрами, а також повний нормальней ! дотичний гщрод!гнам!чш опори КТ з поплавками.

Рис.7. Система з буксируемим кабель-тросом

В результат! числових досшджень одержат форми лшай КТ 1 координата ПА та буя вщносно СН, встановлена можливють експлуатацп системи з мнпмальними натягами КТ на СН (30-50 Н), встановлена принципова можливктъ плавання системи з! змодення СН вцдаосио лшй руху ПА. Виявлена чутливють системи до умов експлуатацц та конструктивних характеристик КТ 1 ПА. Для систем з пром!жиим буксируемим буем знайдеш розшри буя за умов його плавучосп 1 пдродинам1чного опору. Розрахунки показали, що кожному д!аметру буя можуть в1диов1дати дв1 комбшаци упор!в та довжини КТ.

Дано ршення класичноГ задач! буксирування ПА судном-ноаем. На вадмшу вщ численних досшджень в дисертацп побудована робоча таблиця, що дозволяе розраховувати характеристики буксируемо!' системи для широкого доапазону вх!д1шх даних в безрозм!рнш формь.

Доапджено зв'язок м!ж глибиною ПА ! довжиною кабель-буксира при р!зних швидкостях буксирування. Отриман! залежносп дозволяють при проектуванн!! експлуатацп буксируемих ППС ощнювати мкцезнаходження ПА в!дносно СН та грунту у квазистатичних режимах роботи.

У шостому роздин досл!джеш особливост! та властивосп пор!вняно ново!" ППС, у якоГ важкий привантажувач Пр, що опускаеться з СН до робочо! глибини на кабель-трос! КТ1, служить базою для малого самохщного ПА, з'еднаного з ним своУм кабель-тросом КТ2, рис.8,а. Таы системи мають перевагу при робот! на великих глибинах або при великш швидкосп течн, коли позидшвання ПА одноланково! ППС вимагае занадто великих потужностей рушив ПА.

Вир!шено дв! задач! проектування ППС з привантажувачем: обстеження робочо!" зони навколо привантажувача та утримання ПА в заданшй точщ робочоГ зони. Кр1м того, даш рекомендацп щодо потрШних упоров рушив ПА при повшьному перемвденш ПА по заданш траектора всередин! робочоГ зони.

Теоретичш залежносп враховують упори маршового Рх, лагового Ру рушив

та кут дрейфу ПА вщносно вектора швидкосп течи. Враховано також перемещения привантажувача тд впливом натягу КТ ПА.

Оскшьки КТ2 ПА у таких випадках завжди невагомий у вод!, то використано анаттичне р!шення геометртно-силовоУ задач!:

5 = — ^'-(азЛ

х =-

с05,

Ц,

-II

1+8114

со:

4

де довжина дуги КТ; х,, })- координата положения ПА; р', ¡}'ь- поточне значения кута КТ 1 кут КТ в точш В.

а) б)

Рис.8. Дволанкова ППС з привантажувачем: а - склад ППС; б - форми лшш КТ2 при ¡3 = -0,1 1 р =0,002

Для анашзу ос обливостей позищювання дволанкових ППС з привантажувачем виконана сер!я розрахунмв для системи з масого привантажу-вача 10 т, масою ПА 110 кг, довжиною КТ! привантажувача 300, 500, 600 м, його Д1аметр1 30 мм, дааметр1 КТ ПА 8 мм I його довжиш 100 м. При швидхосп течи 2 м/с змпповались упор маршового руиля вщ 0 до 400 Н, упор бокового рупия В1д -130 до +130 Н, кут дрейфу Р вщ 0 до 0,6 рад. На рис.8,б показат вар!анти лийй КТ2 ПА дволанково'Г ППС, причому точка 0 вказуе на положения точки коршного кшця КТ1 привантажувача на судн], коло - на положения привантажувача, коло з рискою - на положения ПА.

В результат! дослщжень виявлеш облает! робочоГ зони з неелнкою р1вновагою ПА, грапичш точки досяжносп ПА на робочш зош, а також встановлено зв'язок М1ж положениям ПА та упорами його рушив. Зони неспйкоГ р!вноваги знаходяться поблизу в1с! симетрн системи. Найбшьш емною формою

зв'языв двох ynopiB ПА та його координат е безроз\прна д^яграма позищювання ПА системи з привантажувачем, рис, 9.

N„ = const

1 ^_^ 0,5 0 -0,5 -1

Рис.9. Д1Я1рама позищювання ПА дволанково'1 ППС з привантажувачем

Використаш таи безрозм1рш величини:

4а

Па ="

1КТ

Iкг

— т

Т =-

аЛ

Nr

п1 КТ

a„l

nlKT

anlKT

(17)

де координата x'a, y[ дат для системи з нерухомим привантажувачем.

Д1яграма дозволяе для кожноТ точки позищювання робочо!' зони встановлю-вати значения в1дп0в1дних ynopiB рудшв. Накреслюючи на Д1аграм1 потр!бну траекторцо руху ПА, проектант ППС отри-муе закони змшення ynopiB pyuiii'B для повшьного руху ПА по цш траекгори. Меж! робочо! зони знаходяться по дьяграм! в точках, де Nх i Nу мають cboi максимальш значения.

Серед динам1чних режимт системи найбшыд небезпечним е ривок КТ апарагом, що рухаегься вздовж течп з максимальним упором, вибираючи провислий КТ.

Моделювався рух системи шд час ривка ПА, привантажувача з урахуванням i'x пдродинам1чного опору, шерцшних сил, мае тш та приеднаних мае води, а також пружних деформацш КТ. Р1вняння зведено до диференщйного р!вняшш 4-го порядку вщносно деформацш КТ:

Д + д,Д + а2А + а3Д + д4Д = д5, (18)

де Д = х — л, - видовження КТ у деякий момент часу; х, х, - перемвдення ПА i Пр вщповщно; <3| - а4 - коефвденти р^вняння, що визначаються залежностями:

а, =

_1\М+ЬМР _ЬЬ,+к^М+ ef{M+ MP)/i,

Шр

а-, =

кг

+

EFk,

1КТММр

ас =

ММр

IdL

ММ „

ммр

b, — 0,5CX/?SA ; b'=Q,5CPpS? ,

де нщекси "A" i "Р" вказують належшсть змшно!" до ПА i привантажувача; М, МР - маси ПА i привантажувача з приеднаними масами води; k¡ -GPÍ lKT - коефодент статично-! реакци в^дхиляемого привантажувача з вагою у вод! GP.

Ршення р'тнянш (18) мае вигляд

Д = сх cos t + c-, sin pxt + с3 cos ¡}2t + с4 sin ¡3-,t + —. (19)

a4

Динам1чний натяг у кабель-rpoci знаходиться як Т = EFA(t)/lKT. Оцшки показали, що режим динамичного вибирання КТ у систем! з привантажувачем досить небезпечний для míuhoctí КТ.

Рекомендован! також формули, ям враховують наявшсть у систем! амортизаторов.

Для КТ привантажувача рекомендован! формули його безрозм!рного вщхилення теч!ею i натягу у КТ Та в райот його закрепления на судш:

Х(,_ _ pv2 CXSP + к,х¡Id/2

тр гии-/2

<fh — — ------—--—» — Grr + JGI + R~ ~GvT + Gp.

Ь 1 2 Gp+Gtrr 2 ' a KT \ p p кг p

Динам1чний режим коливання привантажувача шд час хитавищ СН детально дослщжено проф. Б.А.Бугаенко. В дисертаци розглянуто спещалышй режим резкого збшьшення натягу у КТ при падшш привантажувача у води Отримано р!вняння руху привантажувача

d2z

■ + а

,2

- ас1 - 0,

dt)

dt2

де z — вертикальна координата; а = 0,5СРр! МР; с~ =QI0,5CPpSP.

Ршення цього р!вняння дае для часу паднии t, швидкосп vF прискорення Wp вирази

t==lJe^+Ve2az-l ; vP = dz/dt = c-\/l - e~2az ; n^dVdf1 =a^e2a2=-^-e2a .

ac Iv%>

Розрахунки показали для привантажувач1в, що мають вагу у водг 2500, 5000, 10000, 15000 кг, швидюсть пад1ння через 1,4-1,9 с пaдiння стабшзуеться i максимальш натяги КТ досягають 30-115 кН, що вщповщае коефШентам динамичности 11,5-7,7.

Роздш ciM присвячено розгляду запропонованого автором нового типу ППС, яка MicTHTb керований плавшочий буй-в1дхилювач БВ, з'еднаний кабель-тросом КТ1 з СН i кабель-тросом КТ2 - з ПА, рис.10,а. Призначення системи -збшьшення площ1 робочо!" зони ПА, зменшення кшькосп перем1щень судна-Н0С1Я, згладження збурювань, що виникають при ривках i хитавищ СН.

Розглянуто два Bapiairm конструкций БВ: пасивний (3i щитом-вхдхилювачем) i активний (з двома горизонгальними рупиями). В обох вариантах за рахунок рушив ПА та БВ апарат при нерухомому СН може перемппатися вздовж гори-

зонтально!' траекторп на велию вУдсташ (рис.10,6). Розроблено метод розрахунку зусиль в елементах такоУ ППС, оснований на використанн! алгоритапв розрахунку просторовоТ гнучкоУ нитки КТ2 на теч!1 та плоско!' плаваючоУ нитки КТ1.

КТ1

сн

КТ2 Грунт

ШхШОДНИЙ об'ект

Тещя

ПА

Й-- .

26' за -

а) б)

Рис.10. ППС з буем-вщхшповачем: а - загальна схема; б - пересування ПА перпендикулярно вектору течи

Виконана серЬг розрахунюв з урахуванням сумкноУ роботи вс!х елеменпв систеии для двох глибин, двох швидкостей теч!1 та р!зних комбшащй упор!в трьох рушй'в ПА I двох рушив БВ. Виявлено, що форма та розм1ри робочоГ зони сутгево залежать вУд швидкосп темп та глибини ПА. На рис. 11 показат робоч1 зони, що можугь бути досягнул шдводним апаратом на р!зних глибинах.

Х,м 225 О

/

I V /

/

А 1

4

о

а

>°

о * а

150

1 V

гР ■> ° •

О ,а

22

/

1 V /

/

/

1

II

к

х / ш ПУ

1 ?

а) б) в)

Рис. 11. Лпш КТ 1 робоч1 зони ППС з буем-вщхилювачем: а - при V =2 м/с, Я = 50м, бх=1000Н;б-при V=l м/с, #=100м, £?Г=1000Н; в - позищювання ПА поперек течи

При малих вщносних довжинах КТ розмфи робочоУ зони значно зменшуються, зводяться до невелико!' полоси, або зона зовам вщсутня. Встановлено також, що пщбором трьох упор1в рушив ПА можлшзе керування траектор!ею перем!щення ПА по горизонтал! так, як це показано на рис. 11,в.

Дана оцшка чутливосп БВ до прикладених до нього зовтшшх зусиль. Вияв-лено, що упор повздовжнього рупия БВ впливае на перемпцення буя вщносно мало. Навпроти, прирост упора поперечного рунпя суттево впливае на перемь щення буя, причому найсильшше - при малих початкових в!дхиленнях буя.

У цшому, розрахунки 1 практика використання показали високу експлуатащйну ефектившсть ППС з БВ при роботл на течи.

У восьмому роздш розглянутх особливост! проектних задач позищювання ПА у робочш зош. У зв'язку з встановленим суттевим впливом КТ ППС на зусилля, яы передаються до ПА при роботт на течи або при синхронному рус1 ПА 1 СН, рекомендовано ввести в р1вняння баланса потужносп ПА додаткову потужшсть рушшно-рульового комплексу ПА, яка витрачаеться на подолання буксировочного опору КТ. Встановлено взаемозв'язок параметр!в подаваемо!" на ПА електроенерги (потужносп, електричноТ напруги) з д1аметром КТ 1 з величиною його пдродинам!чного опору.

Виконаш досгадження залежност! енергетики одноланкових ППС вщ форми та розм!р!В робочоТ зони ПА. Розглянута система з просторовим КТ, в якш ПА повинен обслуговувати плоску горизонтальну робочу зону, рис.12,а.

т

** у

г

У» >0

а) б)

Рис.12. Позищювання одноланковоТ ППС: а - розрахункова схема; б - лши КТ при А = Н Пкт = 0,4 (види збоку 1 зверху)

Для 3-х вщносних глибин Ь-Н! 1КТ розраховаш таблиц!, що

встановлюють зв'язок мгж координатами ПА в робочш зош та трьома упорами його рушив. Для прикладу на рис. 12,6 показан! дв! проекцн лшш КТ для перемгщення ПА в горизонтальшй площиш при И-0,4. Таблиц дають можливкть для кожно!' точки робочо!" зони знайти В1ДП0В1ДН1 упори рушив ПА Р] ( j =х, у, т) та натяг його КТ. Потужносп виконавчих електродвигушв И-щ

знаходяться по вщомим залежностям як функци упоров рушив Р}.

Розрахункова потужшсть ПА N А знаходиться як сума

л V т к I

N А = I + К X Л^ + Iлгс/ + кТ11 т/77 4- кц Е л^,

/=1 /=1 у-1 ;=1 у=1

де кщ, кС], к^, кц - коефвденти одночасносп робота у-го пристрою ПА; Иц - споживана потужшсть виконавчих двигушв крено-диферентноТ, ур1вшо-вально'1 та ¡нших залежних вщ водотонажносп ПА систем (кр!м рушшио-рульового комплексу); ИС], , N^ - споживана потужшсть складовими

частинами ПА, не залежними вщ його водотонажносп.

Окремо побудоваш таблищ для знаходження енергетичних характеристик ППС у функвд В1Д ширини та довжини робочоГ зони. Граф1чна залежшсть цього розрахунку у безрозм1рнщ форм1 показана на рис. 13,а.

Рис.13. Позищювання ПА у робочш зош: а - зусилля в ППС у безрозмфшй форм! б - упори ПА при позишюванш в нос вщ приваптажувача

Розрахунки показують, що скорочення довжини попущено'! частини КТ з 2,5 глибини до 1,5 глибини приводить до зростання упору лагового рупш в 20 раз^в, а маршового — у 3 рази. При цьому значения бокового упору, необхщного для утримання ПА на граничшй лпш робочоУ зони, зростае з В1ддаленням ПА в нос та корму в1д судна.

Анатз отриманих результапв показуе, що невелик! поперечш в1дхилення ПА 1мд ДП системи по траекторп, яка проходить через приваитажувач, потребуют!» дуже невеликих бокових зусиль 1 набагато бшьших упор!В маршового рупия. Але з в^дхиленням ПА вщ ДП боков! зусилля рпко зроетають \ перебшыиують упор маршового рушк.

Встановлена принципова особлшнсть енергетичного забезпечення знаход-ження ПА на меж! робочо! зоьш. Виявилось, що для знаходження в граничних точках зони ильки один з упор1в рушив ПА повинен мати максимальне значения, а другий упор - мегаш за максимально Надаш рекомендацп щодо визначення меж робочоУ зони ПА за допомогою Д!яграми позищювання в залежносп вщ максимальних упор!в двох рушив, рис. 13,6.

Одержано залежносп, що дозволяють шдрахувати значения плошд робочоГ зони у функцп вщ упору рушм (наприклад, бокового).

Доопджено енергетично важливий режим експлуатацГУ ППС - утримання самохщного ПА у задашй точщ вщносно стоячого СН. Як критерш ефективнос-п позищювання прийнята сума упор1в його рушпв.

Для одноланково'1 системи оцшено вплив довжини попущено! частини КТ 1КТ на позицда ПА, упор!в рушив при умов1 Рх + Рг =сопз1 Встановлено, що робота ПА на задашй глибиш може бути забезпечена \ при значному знижснш суми його упор1В, але з в!дповщшш зносом ПА по течп.

Проанал13овано також вплив на енергетичну ефектившсть системи вар1ашй упор1В та довжини КТ, його диаметра, обпчносп 1 плавучосп. Анализ дов1в, що для кожного випадку позищювання ПА нижча межа сумаршгх упор1в рушив та потужносп енергоустановки ПА може бути знайдена ретельним шдбором усгх парамегргв еле.менпв системи - як конструктивних, так 1 експлуатацшних.

Для буксируемо! системи спещального пр«значения з потужною електро-пдро1мпульсною установкою встановлено, що найбьтьший вклад в буксиро-вочний ошр системи вносить буксируемий на задашй глибиш ПА, даш реко-мендацн щодо оптимального розм^щення енергообладнання ППС на ПА I СН.

Для дволанкових ППС встановлено суггевий вплив зовшшнього пдростатичного тиску на згинну жорстгасть КТ самоходного ПА.

У дев'ятому роздш наводяться методи проектування ППС, працюючих в умовах течи, пов'язаш з впливом кабель-троса на проекта характеристики ППС. Сформульваш осгговш стади проектування, суттев) для роботи в режимах позищювання I передбачакга попереднш виб!р або розрахунок параметрУв основних елемент!в ППС (ПА, КТ, ПЕУ), розрахунок сило-енергетичних характеристик ППС 1 упор!в ПА, забезпечуючих його позищювання зпдно з завданням, розрахунок необхщноУ потужносп рушшно-рульового комплексу ПА, потужносп енергоустановки ПЕУ, а також розрахунок уточнених характеристик КТ I параметр1В системи енергоживлення ПА по обраним критер1ям оптимУзацп.

Запропоноваш аналшгчш вирази для критерйв оггпшпаци техшчних характеристик КТ, враховуюч1 енергетичш аспекти ППС у цшому:

м1шм!защя втрат енерги на нагр1вання силових жил КТ;

мш1м!защя упор!в ПА при буксируванш ним КТ (при живленш ППС вщ суднового джерела енерги необмсжеиоГ потужносп);

моим1защя сумарних витрат енерги на названия силових жил 1 буксирування КТ гадводним апаратом (при живленш ППС вщ суднового джерела енерги обмеженоТ потужносп);

м1тм1защя маси КТ (при роботт з малом1рних СН).

На основ! зазначених стадш та з урахуванням отриманих теоретичних залежностей 1 розроблених критерпв оттапзацп наведещ послщовносп проектних розрахунюв для типових ППС: одноланково'Т при перемвденш ПА по горизонтальшй прямолиийнш траектори; одноланково!" буксируемо! системи; дволашсово!" з привантажувачем; опускаемо!' системи.

Десятий роздш м!стить результати розробки та апробаци"! ППС ! базових технологш Ъ: виксристання. Наведено коротку характеристику 2-х тип!в ППС (5 систем) ! 6-ти тишв шдводного !нструменту ! обладнання (10 одинидь), розробленого п!д науковим кер!вництвом 1 за учасно автора.

Для виконання пошукових, шспекцшних та спехцальних роб'п з використанням побудованих ППС за замовленнями орган!зац!й СРСР, Укра'ши 1 Росп було запроектовано ! створено таи шдводн! ¡нструменти ! прилади, яш встановлювалися на ПА як нав!сне обладнання: магнггометри-трасошукач! для пошуку замулених та замаскованих феромагнетних шдводних об'ект!в; датчик електрох1М1Чного потенцдалу ! ультразвуковий товщином!р для безводолазного шспектування за!зольованих шдводних трубопровод!в; прецизшний вим!рювач гхдростатичного тиску для високоточного позищювання ПА у вертикальшй площиш; л!чильник довжини попущено!' частини кабель-шлангово!" зв'язки опускаемого ПА - глибоководного водолазного дзвона; системи контролю ! сигнагазаш процессе заряду-розряду акумуляторних батарей, контролю електричного опору !золяцй 1 розподшу енергоживлення для шдводного обладнання.

3 використанням вказаних зразк!в ново!' шдводноТ техтки було в!дпрадьовано пошуков!, шспекцшн! технологи а також технолог!!' спец!ального призначення. Пошуков! технолоп!' охогопоють роботу ППС з яюрно!" стоянки СН, при синхронному рус! СН ! самох!дного ПА, а також буксирування пдролокатора бокового огляду (ГБО) з допошуком ! вдентифшащоо виявлених шдводних об'ект!в (ПО) за допомогою самоходного ПА.

Розроблеш ! випробуваш шспекцшш технолоп!' для п!дводних частин пдротехшчних споруд (причали, гребла, дамби), пщводних трубопровод!в та шдводних частин корпуав суден. Вказан! технолоп!" у вигляд! Стандарта гадприемства ухвалеш Росшським Морським Репстром Судноплавства.

Розроблеш ! усп!шно використовувались спещальш тдводш технологи -пошук, обстен<ення та забезпечення шдйому затонуло!" збро!" з вибуховими та х!м!чними бойовими частинами, шдльодт обсл!дування п!дводних частин мапстральних газопровод!в в екстремальних умовах зимово!" експлуатацп.

На практищ доведена можлквкть ! висока ефектшзшсть використання ППС для безводолазного допошуку, обстежеиня затонулнх торпед та контейнеров з бойовими отруйними речовинами, тдготовки та забезпечення !'х пщйому на поверхню з метою подалыпоо нейтрал1защГ.

В результат шдльодного обстеження газопроводу встановлено рашше не дослщжене явище утворення льодяноо "шуби" на шдводшй його частной на протяз1 зимовоУ ексгшуатаци в умовах течи, що створюе загрозу цшсносп трубопроводу у зв'язку з виникненням значних годродиналпчних сил I сил плавучосп.

Застосування розроблених ППС \ технолопй ох використання в морськш практищ забезпечуе зниження дол1 водолазних робгг на 60-90 %, гадвищення продуктивное^ роб!т на 500-800 % у пор!внянно з традицшними технологиями.

Розроблеш гидводш системи о технологи доведено до алгоритшв виконання елементарних операцш о можуть служити основою для розробки шетрукщй еюпажам ППС.

ВЙСНОВКИ

1. В дисертаци виршена важлива прикладна проблема в галуз! морськоо техшки - створено теоретичне забезпечення для проектування прив'язних тдводних систем як единого технологичного комплекса, що прадюе в потоцо води 1 забезпечуе обслуговування подводноТ робочоо зони необхщних розм!ров. Об'ектом досладження е основщ тили прив'язних тдводних систем — з самоходними шдводними апаратами, з несамоходними апаратами -бухсируемими та опускаемими.

2. На основ! створених математичних моделей одно- о дволанкових прив'язних подводних систем, що описуооть стащонарний стан ох елемеотв в умовах обтшання потоком, о створених математичних моделей для доогадження динам1чних режим1в ривк!в з боку тдводного апарата, судна-носоя 1 привантажувача розроблеш теоретично обгрунтовано 1 шдтверджен! практикою в натурних умовах методи проектних розрахунив прив'язних шдводних систем, враховуючо взаемод1ю елемен-пв системи з водяним середовищем та умови експлуатащо.

3. Використат методи виртення проектних задач, враховукта ох мосце в загальнш задачо проектування прив'язних тдводних систем: визначення дараметр1в прив'язноо системи для режимов тривалого ! короткочасного :поживанооя максимально! потужносто шдводнош апаратом; забезпечення аозищювання тдводного апарата в умовах течп; розрахунок модгосп елементов :истеми.

4. Для визначення потужносп енергоустановки тдводного апарата в гривалому режим! виходили з квазютагичних ! статичних уявлень про роботу :истеми. Використовувались р!вняння ровноваги гнучкоТ нитки в потоцо, :пвняння р!вноваги шдводного апарата як твердого тола, створюючого

ругулюош упори, р1вняння зв'язку гнучких 1 твердих елемешйв системн. Р1вняння р1вн0ваги у плоскш та просторов»! постанови! вир1шувались методами дугово! апроксимацн на баз! р1внянь р1вноваги в натуральнш форм!, числовим методом Рунге-Кутта в рамках математичного пакета МаШсад, в окремих випадках - аналиткчними методами.

5. Для визначення короткочасно споживаноУ максимально! потужносп 1 мщносп елеменпв системи використовувались р1вняння руху подводного апарата 1 гнучко! нитки, а також стацюнарга залежност! в гранично можливих сполученнях упор1в рушив. Р!вшшня руху гнучко! нитки при ривках з боку шдводного апарата або судна-нос!я використовувались в шпульснш форм1, а при виршенш ряду задач - в класичшй форм! з урахуванням повздовжшх хвиль деформацп.

6. Задач! позищювання шдводного апарата, внходячи з досвщу морських операщй з реальтши об'ектами, вир!шувались в квазютатичнш постановщ, коли шерщйнг ефекти не враховуються. При цьому, широко використовувались безрозм1рш форми вс!х характеристик системи, побудоваш на баз! теорн розм^рностей 1 под!бност1, зокрема, особливий шдхщ Г-Ханта.

Для виконання сера числових розрахушив прив'язних шдводних систем забрано необхщний материал по гщродинашчним характеристикам елеметтв гадводних систем.

7. На основ! анашзу ршень дат рекомендаца по проектуванню самохщних прив'язних гпдводних систем з одноланковим кабель-тросом. Встановлено вплив на проекта! характеристики таких систем основних конструктивних та експлуатащйних фактор!в: диаметр, довжина, обтлчшстъ, плавуч!сть кабель-троса, обйчшсть шдводного апарата, сполучення упор1в його рушив, швидкост! потоку I його епюри по глибиш. Показана визначаюча роль характеристик кабель-троса у загальш характеристики системи у цшому. На основ! теоретичних! натурних досл!джень даш практичш рекомендацн.

8. На основ! вир1шення дина^пчних задач про повед!нку системи при р13кому збшыиенш упора маршового руш!я шдводного апарата з урахуванням динам!чних характеристик маршового двигуна, р1внянь акселеративного руху шдводного апарата та кабель-троса (в !мпульснш форм!) встановлеш режими, небезпечш для кабель-троса.

9. Вперше вивчена нова прив'язная система, в якш самох!дний тдводний апарат буксируе кабель-трос, частина якого виходить на поверхню води. Разглянуто три вар!анта тако! системи: з буксируемим кабель-тросом позитивно! постшно! по довжиш плавучосп; з! змшною по довжиш плавуч!спо (дволанковою та трьохланковою); з пром!жним плавучим буем. Встановлеш зони ! режими ефективно! робота системи, дат рекомендаца щодо вибору проекгних характеристик.

10. Для класично! буксируемо! системи отриман! таблиц безрозм!рних параметр!в та шостроваш граф1ки зв'язку координат шдводного апарата, його упорхв 1 натягу у кабель-буксир!, забезпечуюч! як!сне проектування та експлуатащю таких систем.

11. Вперше дослщжена дволанкова прив'язна шдводна система, яка мютить важкий аппарат-привантажувач \ самохдаий гндводний аппарат, з'еднаний з привантажувачем за допомогою кабель-троса нульово! плавучость Встановлено зв'язок лроектних характеристик системи з вимогами позищювання тдводного апарата. Побудована ушверсальна Д1яграма позищювання шдводного апарата, яка дозволяе визначати закони змпш упор!в рушив апарата, забезпечуючих його повшьне перемещения по заданш траектори.

12. Для гадсистеми "привантажувач - кабель-трос" дволанково! прив'язно! шдводно! системи отримаш розрахунков! залежноси для визначення неремвдень привангажувача I натягу в його кабель-троа. Встановлено один з найбшьш напружених для кабель-троса динам1чний режим робота системи з привантажувачем, для якого вирплена специ<{ична задача сприйняття ротка вщ рухомого шдводного апарата при вибиранш ним прослабленого кабель-троса.

13. Запропонована нова схема прив'язно! системи з В1ддаленим вщ судна-нос!Я прив'язним плавучим буем-в1дхилювачем 1 зв'язаним з ним кабель-тросом шдводним апаратом. Сформульована \ виршена комплексна просторова проектна задача, у якШ врахована взаемод1я вах чотирьох елеменпв системи для варианта системи з пасизним та активним буем-вщхилювачем. Побудоваш серп розрахункових таблиць I графшв проектування таких систем.

14. Встановлеш особливосп проектних задач енергетики самох!дних I буксируемих прив'язшк систем. Уточнене р1вняння балансу потужносп самохщного прив'язкого тдводного апарата шляхом вводу складовоТ, яка враховуе затрата енерги на буксировку кабель-троса. Встановлено взаемозв'язок подаваемо! на апарат електроенерп! 1 характеристик кабель-троса, енергозатрат системи з позищонуванням апарата.Окремо вивчеш особливосп енергетики буксируемо! системи з потужною електропдро5мпульсною установкою спещального призначення.

15. Дана ощнка ефективносп способов позищювання шдводного апарата регулюванням експлуатащйних та конструктивних параметров елемента прив'язно! системи.

16. Сформульоваш 1 виршгеш задач1 оптим1зашшюго проектування кабель-трос1в прив'язних шдводних систем за умов мшмуму втрат електроенерп! на нагр1вання сшювих жил, на позищювання системи, за умов мшмуму маси кабель-троса, а такод по помплексному критерио. Запропоноваш схеми оптим1защйного проектування основних тип!в прив'язних шдводних систем.

17. Наукове значения дисертацшяо! робота полягае у створенш теоретичних основ проектування прив'язних шдводних систем при комплексному урахуванш взаемоди гнучких 1 твердых !х елемент1в у потощ води при забезпеченш робочо! зони кеобх1ДНих розм1р1в, широким спектром доошджених шдводних систем, у тому числ1 1 рашше не вивчених. Вперше виконано анатз факторов, ям впливають на робо'п 1 проектш характеристики системи — швидкосп потоку, його епюри, сшввщношень параметров дволанкових систем.

18. Практичне значения дисертащТ полягае в доведенш Bcix теоретичних piineffi. до практичних рекомендацш, втшекш i'x результат у проектування, виготовлення i експлуатащю прив'язних систем у иромислових масштабах. При учасп автора i тд його кер1вшщтвом спроектовано i виготовлено 5 прив'язних шдводних систем i 10 одиниць технолопчного пщводного обладнання, орган!зовано i усгашно проведено 13 морських експедицш. Вщпрацьоваш технологи пошуку, обопдування та шспектування гадводних об'аспв, технолопУ спещальних гадводних роб it, усшшно виконано пошук i шдйом затонулих об'ектУв, виконано шспектування шдводних трубопровод1в загальною довжиною бшьш 200 км. Частина pooiT виконувалась вноч1, у штормових та льодових умовах, на течи до 1,5 м/с та глибинах до 110 м.

19. Втшено у иромислових масштабах 4 прив'язш системи: шдводно-техычний комплекс "Атлеш" в ДВП "Чорноморнафтогаз" (УкраУна), три прив'язш шдводш системи cepii "The North Star" в TOB "СФУМАТО" i AT "Норкьськгазпром" (Роая). При цьому досягнуто зниження до;п водолазних poöiT на 60-90 %, шдвшцена продуктившсть po6ix на 500-800 % у пор1внянш з традищйними технологами. Розроблено Стандарт шдприемства на виконання щспекцшних po6iT шдводних ¡нженерних споруд, схвалениц Росшським Морським Репстром Судноплавства.

20. Дисертащйна робота може служити основою для подальшого розвитку наукових дослщжекь прив'язних систем, зокрема, для створення систем автоматичного управлишя прив'язними шдводними системами. На u ochobi можуть бути розроблеш ¡нженерш методики розрахунку нових вщцв прив'язних шдводних систем.

21. Достовфшсть результата диссртащйноУ робота шдтверджено задовшьшш сшвпадшням розрахункових даних з даними натурних випробувань та результатами багатор1чноУ експлуатащУ створених шдводних систем, а також близьыстю результатов, одержаних р1зшгми розрахунковими методами.

Основ!» результата дисертацн опублшоваш в наукових спещашзоваиих впданнях:

1. Блинцов B.C., Магула В.Э. Проектирование самоходных привязных подводных систем. - Киев: Наукова думка, 1997. - 140 с.

2. Блинцов B.C. Привязные подводные системы. - Киев: Наукова думка, 1998.-230 с. (ДСП).

3. Блинцов B.C. Особенности проектирования кабель-тросов привязных подводных аппаратов // Проектирование средств освоения океана: Сб. научн. тр. — Николаев, НКИ, 1991. — СП 6-19.

4. Блинцов B.C. Особенности проектирования одного класса подводных электрических кабелей // Электрооборудование судов. Сб. научн. тр. — Николаев, НКИ, 1992. — С.69-74.

5. Блинцов B.C. Оптимизация параметров кабель-тросов подводных аппаратов // Электрооборудование судов. Сб. научн. тр. — Николаев, ЕЖИ, 1992. — С.74-78.

6. Блинцов B.C. К определению величины питающего напряжения привязного самоходного подводного аппарата // Электрооборудование судов. Сб. научн. тр. — Николаев, НКИ, 1992. — С.90-92.

7. В.С.Блинцов, С.В.Щепелев, С.И.Ольшевский. Исследование влияния параметров кабель-троса двухзвенной подводной системы для случая "обратной буксировки". В сб. "Морские технологии". — Николаев, НКИ, 1993. — С. 19-24.

8. Блинцов B.C. Математическое моделирование акселеративного движения подводного аппарата // Электрооборудование и автоматизация судовых установок и систем. — Сб. науч. тр. УГМТУ. — Николаев, 1994. — С.57-64.

9. Магула В.Э., Блинцов B.C. Особенности применения теории подобия и размерностей к буксируемым системам. // 36. наук, праць УДМТУ. МиколаГв, 1998. —Вип. 1 (349). —С.80-86.

10. Блинцов B.C. Анализ особенностей режима буксировки подводным аппаратом кабель-троса переменной плавучести. // 36. наук, праць УДМТУ. МиколаГв, 1998. —Вип. 1 (349). — С. 104-108.

11. Магула В.Э., Блинцов B.C., Шевченко В.В. Продольно-горизонтальное позиционирование привязного подводного аппарата П 36. наук, праць УДМТУ. МиколаГв, 1998. — Вип. 2 (350). — С.б-10.

12. Блинцов B.C. К оценке проектных характеристик кабель-тросов самоходных привязных подводных аппаратов // 36. наук, праць УДМТУ. МиколаГв, 1998. — Вип. 2 (350). — С.15-19.

13. Блинцов B.C. Проектные аспекты динамики пригруза привязной подводной системы // 36. наук, праць УДМТУ. МиколаГв, 1998. — Вип. 2 (350). — С. 19-23.

14. Блинцов B.C. Система с подводным аппаратом и буем-отводителем Н 36. наук, праць УДМТУ. МиколаГв, 1998. — Вип. 4 (352). — С.163-171.

15. Блинцов B.C., Костенко Д.В. Натурные испытания привязной подводной системы в условиях течения // Тр. УДМТУ. // 36. наук, праць УДМТУ. МиколаГв, 1998. — Вип. 4 (352). — С.172-178.

16. Блинцов B.C. Энергетические аспекты позиционирования однозвенных самоходных привязных подводных систем // 36. наук, праць УДМТУ. МиколаГв, 1998. — Вип. 5 (353). — С.59-68.

17. Блинцов B.C. Энергетика позиционирования двухзвенных привязных подводных систем с пригрузом // 36. наук, праць УДМТУ. МиколаГв, 1998. — Вип. 5 (353). — С.68-78.

18. Магула В.Э., Блинцов B.C. Канат буксируемой системы при переменном то длине коэффициенте нормального сопротивления // 36. наук, праць УДМТУ. МиколаГв, 1998. — Вип. 6 (354). — С.57-62.

19. Блинцов B.C., Костенко Д.В. Энергозатраты привязного самоходного тодв одно го аппарата при работе на течении // 36. наук, праць УДМТУ. МиколаГв, 1998. —Вип. 10 (358). — С.49-53.

20. Блинцов B.C. Особенности энергоснабжения подводных систем с привязными самоходными подводными аппаратами // 36. наук, праць УДМТУ. МиколаУв, 1998. — Вил. 11 (359). — С.56-64.

21. Блинцов B.C., Ольшевский С.И. Моделирование движения необитаемого подводного аппарата // 36. наук, праць УДМТУ. МиколаГв, 1998. — Вип. 12 (360). С.28-35.

22. Блинцов B.C., Нужный С.Н. К расчету кабель-троса привязной подводной системы// 36. наук, праць УДМТУ. Миколшв, 1999. — Вип. 1 (361). С. 52-56.

23. Блинцов B.C. Оценка некоторых результатов натурных испытаний привязной подводной системы в условиях течения // 36. наук, праць УДМТУ. МиколаТв, 1999. — Вип. 2 (362). С.48-55.

OcnoBiii публикацп, в нких додатково викладено змкт дисертацй"

1. Ястребов B.C., Гарбуз Е.И., Филатов A.M., Блинцов B.C., Ивагоппин Б.П., Трунов А.Н., Павлов А.П. Разработка и испытания адаптивного подводного робота. // Подводно-гехнические средства исследования океана : Сб. научн. трудов / М., Академия наук СССР, Институт океанологии им. П.П.Ширшова, 1990. С.98-112.

2. Блинцов B.C., Касьянов Ю.И. Электрогидроимпульсная технология изготовления гидрологических лунок // Проектирование средств освоения океана: Сб. научн. тр. - Николаев, НКИ, 1991 - с. 67-76.

3. Блинцов B.C., Костенко Д.В. Модернизация электрооборудования осмотрового необитаемого подводного аппарата для исследования гидрофизических характеристик водной среды^В сб. "Электрооборудование и автоматизация судовых установок и систем". Николаев, УГМТУ, 1994. С. 83-88.

4. G.Babkin, V.Blintsov, S.Gertov, D.Kostenko. The Peculiarities of Using of unmanned Submersibles in the Exstrerne North// Proceedings of Internationale Conference on Development and Commercial Utilization of Technologies in Polar Regions - POLARTECH'96. Krylov Shipbuilding Research Institute, St.Peterburg, Russia, 1996. S.23-25.

5. V.Blintsov. Power Supply of remote operated Systems for Offshore Operations^ Proceedings of Internationale Conference on Development and Commercial Utilization of Technologies in Polar Regions - POLARTECH'96. Krylov Shipbuilding Research Institute, St.Peterburg, Russia, 1996. S.26-29.

6. V.Blintsov, ZLBuranina, A.Mochalov. The Study of the Process of Icing on Subwater Cross-Country Gas Pipeline Reducers//Proceedings of Internationale Conference on Development and Commercial Utilization of Technologies in Polar Regions - POLARTECH'96. Krylov Shipbuilding Research Institute, St.Peterburg, Russia, 1996. S. 117-119.

7. Blintsov W. Analog-to-digital modelling for the research of computer-control of underwater vehicles // INTEROCEANTECHNOLOGY"90. International

conference on Ocean research and underwater technology. Materialy poconferencyine. - Szczecin (Poland). - 1990,- P. 511.

8. Архипова H.B., Блинцов B.C., Нужный C.H. Особенности проектирования кабель-тросов заданной плавучести // Тезисы докладов межвузовской научно-техн. конф. "Композиционные материалы в конструкциях глубоководных технических средств". - Николаев: НКИ. -1991. - С. 159-160.

9. Блинцов B.C., Васильев В.Г. Анализ информационных потоков и документооборота для автоматизированного проектирования судового электрооборудования // Электрооборудование и автоматизация судовых установок и систем. - Николаев: НКИ. - 1989. - С. 56-65.

10. Блинцов B.C., Нужный С.Н., Щелконогов О. А. Применение композиционных материалов в элементах забортной электрокоммутации подводных аппаратов // Тезисы докладов межвузовской паучно-техн. конф. "Композиционные материалы в конструкциях глубоководных технических средств". - Николаев: НКИ. -1991. - С. 164-165.

11. Блинцов B.C., Костенко Д.В., Нужный С.Н., Ольшевский С.И. Учебно-методические аспекты деятельности Центра подводной техники УГМТУ // Проблемы развития судостроительной науки и образования - Николаев: УГМТУ. - 1995. - С. 63-65.

12. Блинцов B.C. Проблемы создания природоохранных подводных роботов // Тезисы докладов 1-й международной научно-технической конференции "Проблемы энергосбережения и экологии в судостроении". - Николаев: УГМТУ. -1996.-С. 101-102.

13. Блинцов B.C. Энергетика неавтономных подводных систем // Тезисы докладов 1-й международной научно-технической конференции "Проблемы энергосбережения и экологии в судостроении". - Николаев: УГМТУ. - 1996. -С.102-103.

14. Блшцов B.C. Математичне моделювання системи "судно - прив'язний шдводний апарат" на течи // PROCEEDINGS OF 1-st INTERNATIONAL MODELLING SCHOOL. - Alushia (Ukraine), Rzeszow (Poland). - 1996. - P. 18.

15. Мочалов O.O., Блшцов B.C., Бурунша Ж.Ю. Математичне моделювання теплоф1зичних процеа'в у водному середсвшщ навколо охолодженого трубопроводу // PROCEEDINGS OF 1-st INTERNATIONAL MODELLING SCHOOL. - Alushta (Ukraine), Rzeszow (Poland). - 1996. - P. 54.

16. Блшцов B.C. Науково-техшчш проблеми створення прив'язних шдводних роботлв // Матер1али 1-го Всеукращського эЧзду "Теория мехатзм1в, машин i техносфера Украши XXI стор1ччя". - Харгав: НАН Укра'ши. - 1997. - С. 42.

17. Бл1НЦОв B.C. Особливостт управления морськими комплексами з прив'язними шдводними апаратами. // Праш 4-Т УкраТнсько! конференци з автоматичного управл1ння. - Том VI. - Черкаси: 4ITI. - 1997. - С. 71.

18. Блшцов B.C., Нужний С.М. Анализ системи "шдводний апарат - судно" методом математичного моде:повання // Пращ 4-Y УкраТнсько! конференщ!' з автоматшгного управления. - Том VI. - Черкаси: ЧГГ1. - 1997. - С. 73.

практичного симпоз1уму "Проблеми суднобудування: стан, iflei, ршгення" МиколаТв, 1997.

20. Блшцов B.C. Енергетика прив'язних шдводних систем/Тез и доповще1 М1жнародного науково-практичного симпоз1уму "Проблеми суднобудування стан, wei, ршення". МиколаТв, 1997.

21. Блшцов B.C. Пщводно-техшчш засоби i технологи обстеження морськю кабел)в зв'язку#Матер1али ювшейшм науково-техшчшл конференцй "Правове нормативне та метрололчне забезпечення системи захисту ¡нформацп f Украйи". Кшв, 1998. С.116-117.

22. Блшцов B.C., Улановський Л.М. Проблеми створення та застосуванш шдводкох техшки для юпматичних умов КрайньоТ Швноч1 Poci'i/Гези доповщ«" 2-1 м1жнародно1 науково-техшчно'Г конференцй "Проблеми енергозбереження i екологй в суднобудуванш". МиколаТв, УДМТУ, 1998. С. 87-88.

23. Бл1Нцов B.C. Буксируема пошукова шдводна система//Гези доповщей 2-i м1жнародноУ науково-техшчноТ конференцй "Проблеми енергозбереження i екологй'в суднобудуванш". МиколаГв, УДМТУ, 1998. С. 88-89.

24. Бабкш Г.В., Блшцов. Питания проектування двохланцютових иошукових шдводних систем// Тези доповщей 2-1 м^жнародноТ науково-техшчноТ конференцй' "Проблеми енергозбереження i еколопТ в суднобудуванш". МиколаГв, УДМТУ, 1998. С. 93-94.

25. Блшцов B.C., Гертов С.П., Костенко Д.В., Улановський Л.М. Особливосп оргашзацГГ i виконання пошукових шдводних po6h в льодових умовах// Тези доповщей 2-Y м1жнародноТ науково-техшчноТ конференцй "Проблеми енергозбереження i екологй' в суднобудуванш". МиколаГв, УДМТУ, 1998. С. 92-93.

26. Блпщов B.C., Гертов С.П., Нужний С.М., Щелконогов О.О. Прилад для дистанцшного контролю корозшних процесхв шдводних конструкщй^Тези доповщей 2-1 м1жнародно'Т науково-техшчноТ конференцй' "Проблеми енергозбереження i екологй в суднобудуванш". МиколаГв, УДМТУ, 1998. С. 9798.

27. Блшцов B.C., Магула В.Е. Проектшш розрахунок зусиль у кабель-Tpoci прив'язно! шдводноТ системи. Навчальний пособник.: Микола1в, УДМТУ, 1998. — 43 с.

28. A.c. 1032577, МКИ Н 02 Р 5/06. Электропривод постоянного тока / В.С.Блинцов, А.М.Пискунов (СССР). - № 3321553/24-07; Заявлено 17.07.81; Опубл. 30.07.83, Бюл. № 28. - 3 с.

29. Стандарт пщприемства СТП 2.06.67.57-05.08.98 "Науково-дослщницька робота. Апарати гадводш прив'язш самохщш. О г ляд obi робота по ¡нспекцп шдводних частин морських нафтогазових споруд, шдводних трубопровод1в та морських суден". (Для службового користування). Схвалено Росшським Морським Репстром Судноплавства 31.03.98 р. Свщоцтво про визнання № 98.006.160 от 31.03.98 г.

АНОТАЦ1Я

Блшцов B.C. Удосконалення теори i метод1в проектування прив'язних гадводних систем,- Рукопис.

Дисертащя на здобутгя паукового ступеня доктора техшчних наук за спещалылстю 05.08.03 - механика i конструговання суден,- Украшський державний морський техшчний ушверситет, МиколаГв, 1999.

Дисертащя присвячена створенню теоретичного забезпечення для проектування прив'язних гадводних систем з самохцшими, буксируемими та опускаемими пщводними апаратами. В роботт створезн математичш модел1 для вивчення прив'язних систем на течи, теоретично i експериментально дослщжеш 'fx властивосп як комплексу пращоючих на течп шдводного апарата, кабель-троса, судна-ноая i забезпечуючого досягнення апаратом робочоё зони необхудних p03MipiB.

Запропоноваш i вивчет hobi типи прив'язних систем, розроблеш методи ix розрахунку. Теоретичш результати використаш при проектуванш ряду прив'язних систем, приладив i технологи, як\ мають використання у промислових масштабах.

Ключов1 слова: прив'язна шдводна система, п^дводний аппарат, кабель-трос, проектування, енерговитрати, технолопя.

SUMMARY

Blintsov V.S. Perfection of the theory and methods of designing of tethered underwater systems.- Manuscript.

Thesis for degree of the doctor of technical sciences on speciality 05.08.03 -mechanics and designing of ships.- Ukrainian State Maritime Technical University, Mikolayiv, 1999.

The dissertation is devoted to creation of theoretical maintenance for designing of tethered underwater systems with self-propelled, towed and lowered ROVs. In work the mathematical models for study of tethered systems on velocity are created, their properties as complex of the ROVs, tether-cable and mother-ship working on velocity that ensure achievement by the ROV of a working zone of the required sizes are investigated theoretically and experimentally. The new types of tethered systems are offered and investigated, the methods of their accounts are developed. The theoretical results of work are used in designing a number of tethered systems, devices and technologies that have industrial application.

Key words: tethered underwater system, ROV, tether-cable, designing, energy expenditure, technology.

36

АННОТАЦИЯ

Блинцов B.C. Совершенствование теории и методов проектирован!! привязных подводных систем,- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук п< специальности 05.08.03 - механика и конструирование судов.- Украински: государственный морской технический университет, Николаев, 1999.

Диссертация посвящена решению важной прикладной проблемы в облает: морской техники - созданию теоретического обеспечения для проектировани привязных подводных систем. Такие системы нашли широкое применение подводных технологиях и содержат судно-носитель и один или нескольк подводных аппаратов и кабель-тросов.

Объектом исследования в диссертации являются основные типы привязны подводных систем — с самоходными подводными аппаратами, несамоходными (буксируемыми и опускаемыми) подводными аппаратам! Научной проблемой, решаемой в диссертационной работе, являете установление связей между требуемыми эксплуатационными характеристикам: привязной подводной системы, в частности, размерами, формой, площадьи рабочей зоны подводного аппарата и проектными характеристиками систем! (упорами движителей, мощностью энергоустановки, параметрами кабель-тросо и т.д.), обеспечивающими достижение наибольшей эффективности системы целом.

В диссертации созданы математические модели для изучения привязны: подводных систем на течении, теоретически и экспериментально исследоваш их свойства как единого комплекса взаимодействующих твердых и гибких тел i обеспечивающего достижение подводным аппаратом рабочей зоны требуемы: размеров. Для теоретических исследований использованы вычислительны методы и, где это возможно, точные аналитические решенш Экспериментальные исследования выполнялись в реальных условия: эксплуатации привязных систем путем измерения сило-энергетически характеристик системы при ее работе на течении. Выполнен анализ факторо! определяющих проектные характеристики однозвенных привязных систем ■ длины вытравленной части кабель-троса, его гидродинамически характеристик, характеристик подводного аппарата и эпюры теченш Предложены и изучены новые типы привязных систем - двухзвенная привязна система с буем-отводителем, система с буксированием кабель-троса и буя помощью подводного аппарата, малоизученная двухзвенная система пригрузом. Разработаны методы проектных расчетов таких систем, причет»: основное внимание уделено определению формы и площади рабочих зо подводного аппарата. Разработана диаграмма позиционирования подводног аппарата двухзвенной привязной системы, позволяющая определять зако изменения упоров маршевых двигателей подводного аппарата при ег медленном перемещении по заданной траектории в пределах рабочей зонь Предложены критерии подобия для элементов привязной системь:

юзволяющие выполнять проектные расчеты в безразмерной форме. Изучены |Собенности выполнения проектных расчетов режимов позиционирования юдводного аппарата в рабочей зоне, установлена взаимосвязь параметров [ередаваемой по кабель-тросу энергии с характеристиками кабель-троса, -формулированы критерии оптимизационного проектирования кабель-тросов и [редложены основные стадии проектных расчетов привязных систем с учетом тих критериев для однозвенных и двухзвенных систем, для буксируемых и |пускаемых систем. Изучено влияние гидростатического давления на изгибную жесткость кабель-троса и на упоры маршевых движителей аппарата при его зижении против течения и сматывании кабель-троса с вьюшки. Приведены 1езультаты разработки новых образцов привязной подводной техники и ехнологий ее использования - двух серий привязных систем и шести видов юдводного инструмента и приборов. Описаны результаты поисковых, бследовательских и специальных подводно-технических работ в интересах [редприятий Украины и России.

Теоретические результаты работы использованы при проектировании ряда гривязных систем, приборов и технологий, имеющих промышленное внедрение.

Ключевые слова: привязная подводная система, подводный аппарат, кабель-рос, проектирование, энергозатраты, технология.

Вид-во УДМТУ. - Зам. 35. - Тираж 100 прим.