Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Прогнозирование влияния мелководья на сопротивление льда при проектировании формы корпуса речного ледокола Шканов Игорь Николаевич

Прогнозирование влияния мелководья на сопротивление льда при проектировании формы корпуса речного ледокола
<
Прогнозирование влияния мелководья на сопротивление льда при проектировании формы корпуса речного ледокола Прогнозирование влияния мелководья на сопротивление льда при проектировании формы корпуса речного ледокола Прогнозирование влияния мелководья на сопротивление льда при проектировании формы корпуса речного ледокола Прогнозирование влияния мелководья на сопротивление льда при проектировании формы корпуса речного ледокола Прогнозирование влияния мелководья на сопротивление льда при проектировании формы корпуса речного ледокола Прогнозирование влияния мелководья на сопротивление льда при проектировании формы корпуса речного ледокола Прогнозирование влияния мелководья на сопротивление льда при проектировании формы корпуса речного ледокола Прогнозирование влияния мелководья на сопротивление льда при проектировании формы корпуса речного ледокола Прогнозирование влияния мелководья на сопротивление льда при проектировании формы корпуса речного ледокола
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Шканов Игорь Николаевич. Прогнозирование влияния мелководья на сопротивление льда при проектировании формы корпуса речного ледокола : Дис. ... канд. техн. наук : 05.08.01, 05.08.03 Н. Новгород, 2003 269 с. РГБ ОД, 61:04-5/1048

Содержание к диссертации

Введение

1. Обзор исследований в области ходкости речныхледоколов на мелководье 11

1.1 Характеристики внутренних водных путей по продолжительностинавигации и состоянию фарватера 11

1.2 Особенности движения судна на мелкой воде 16

1.3 Краткий обзор исследований л едо проходи мости 21

1.4 Современные способы оценки сопротивления движению речных ледоколов на глубокой воде и на мелководье в сплошном и битом льду 26

1.5 Формы корпусов основных типов отечественных речныхледоколов 39

1.6 Постановка задачи исследований 42

2. Теоретическая модель сопротивления льдадвижению ледокола в условиях мелководья 45

2.1 Обоснование выбора теоретической модели 45

2.2 Сопротивление разрушения льда 49

2.3 Сопротивление битого льда 56

3. Физическое моделирование движения судна в поле битого льда на мелководье 68

3.1 Условия моделирования 68

3.2 Устройство ледового бассейна 69

3.3 Модель льда, модели ледоколов и моделирование мелководья 72

3.4 Методика эксперимента 75

3.5 Описание эксперимента 76

3.6 Обработка и анализ результатов испытаний 78

4. Обеспечение ледопроходимости в условияхмелководья при проектировании судна 91

4.1 Полуэмпирическая модель чистого ледового сопротивленияледокола на мелководье 91

4.2 Проектные характеристики и обводы корпусов речныхледоколов 100

4.3 Обеспечение ледовой ходкости ледоколов намелководье 107

4.4 Анализ форм корпуса современных речных ледоколов ирекомендации по проектированию 120

5. Методика расчета некоторых характеристикречного ледокола при условии влияниямелководья 132

5.1 Расчет полного ледового сопротивления движению речного ледокола в условиях мелководья 132

5.2 Определение достижимой скорости судна на мелководье и мощности энергетической установки 136

Заключение 140

Литература 142

Приложение

Введение к работе

Речные водные пути нашей страны значительное время года покрыты льдом. Это снижает эффективность работы водного транспорта. Из-за сезонности работы речного транспорта уменьшается грузооборот флота, а в зимнее время происходит перегрузка других видов транспорта. Из этого следует, что продление навигации является весьма актуальной задачей. Кроме того, что раннее вскрытие отдельных участков рек и водохранилищ позволяет продлить навигацию, это помогает предотвратить развитие заторных явлений. На реках России, как известно, часты разрушительные наводнения, которые вызываются, с одной стороны, паводковой волной вследствие потепления, а с другой -большими размерами ледяных полей. Поэтому здесь технические средства борьбы со льдом должны способствовать предотвращению этих наводнений.

Основным средством продления навигации является ледокольный флот, для проектирования которого необходимы надежные методы расчета ледовой ходкости, учитывающие форму корпуса судна, а также особенности его работы в речных условиях [ 25 ].

Суда ледового плавания в процессе эксплуатации встречаются с разнообразными ледовыми условиями [ 3, 33]. При исследовании ледовой ходкости из всего многообразия ледовых условий выделяют наиболее типичные или ''стандартные" ледовые условия. Ледоколы традиционно проектируются для движения, прокладки канала в неразрушенном сплошном льду. Причем для однозначности получаемых решений ледяной покров считается ровным по толщине и однородным по механическим характеристикам [ 1, 8, 16? 18 ].

s Ледоколы подразделяют на морские и речные. Это связано как со спецификой ледовых условий и ледокольных работ, так и со спецификой формы корпуса, В частности, речные ледоколы имеют ограниченную осадку, а следовательно большее отношение ширины к осадке ( В/Т )^ что приводит к отличию картины их взаимодействия со льдом по сравнению с морскими [ 4, 44 ], Кроме того, на характер такого взаимодействия значительно влияет ограниченность запаса воды под днищем судна- Как указано в [ 3, 4, 5, 28, 50, 63, 72, 75, 76, 82, 83, 86, 87, 103 ] для речных ледоколов работа в условиях мелководья весьма характерна, а на ряде водоемов в некоторых случаях является определяющей. Вместе с тем, методики, учитывающей влияние мелководья на сопротивление ледоколов в настоящее время не существует. Практически отсутствуют математические модели, позволяющие оценить влияние формы корпуса и других характеристик ледокола на его движение в условиях мелководья. Теоретические и экспериментальные исследования ходкости речных ледоколов на мелководье во льду носили разрозненный характер и были, как правило, посвящены чисто качественному описанию данного процесса вне связи с основными характеристиками судна и критериями эффективности его работы.

Все вышеуказанное определяет необходимость проведения новых исследований влияния мелководья на ходкость речных ледоколов как задачу весьма актуальную,

В настоящей работе рассматриваются вопросы прогнозирования влияния мелководья на сопротивление речного ледокола при движении в ровном неразрушенном ледяном поле и проектирование формы его корпуса с целью уменьшения данного сопротивления.

Цель работы. Разработка способов прогнозирования сопротивления речных ледоколов на мелководье и выработка рекомендаций по проектированию формы корпуса речных ледоколов, минимизирующих энергетические затраты на создание ледового канала в условиях ограниченной глубины фарва-тера.

Задачи и методы исследован и й-В настоящей работе ставится задача исследовать влияние ограниченной глубины фарватера на ледовое сопротивление движению речного ледокола и выработать рекомендации по проектированию формы корпуса с целью уменьшения этого сопротивления. Для реализации целей работы экспериментально и теоретически изучались особенности движения ледокола в условиях мелководья в сплошном и битом льду. Изучался процесс моделирования ледового сопротивления и ограниченной глубины фарватера в специальном ледовом бассейне. Исследовалось влияние формы корпуса ледокола и ограниченной глубины фарватера на ледовое сопротивление. При построении практических зависимостей использовалась статистическая обработка данных модельного эксперимента, проведенного автором.

Научная новизна. Получены полуэмпирические зависимости, характеризующие влияние мелководья на ледовое сопротивление. Предложена теоретическая модель сопротивления льда движению ледокола [ 25 ]э с учетом влияния ограниченной глубины фарватера. Даны варианты форм корпусов речных ледоколов различного назначения с точки зрения их работы в условиях мелководья.

Практическое значение. Предложены практические методы прогнозирования ледового сопротивления в условиях мелководья, основанные

на модельных испытаниях, расчетах по полуэмпирическим моделям. Даны рекомендации по проектированию формы корпуса ледокола, позволяющие повысить эффективность его работы по прокладке канала в сплошном льду в условиях мелководья.

На защиту выносятся:

результаты экспериментальных исследований влияния ограниченной глубины фарватера на различные составляющие ледового сопротивления;

поправочные коэффициенты к математической и полуэмпирической моделям сопротивления обломков льда движению ледокола, учитывающие условия мелководья;

результаты сравнительного анализа форм корпусов основных типов отечественных речных ледоколов по критериям эффективности их работы в условиях мелководья;

рекомендации к проектированию новых форм корпусов ледоколов, более эффективных с точки зрения работы в условиях мелководья.

По результатам работы сделано 2 отчета по НИР, задепонированных в; сделано 3 доклада: на XVIII, XIX и XX научно-методических конференциях по механике твердых тел и жидкости в 3999, 2001, 2002 гг. По теме диссертации опубликовано 7 работ-

Особенности движения судна на мелкой воде

Взаимодействие судов с окружающей средой при движении на мелкой воде при отсутствии льда хорошо изучено в работах А.М.Басина, Я.И.Войткунского, А.Б.Карпова, Л.Н.Сретенского и других авторов [ 6, 12, 13 ]. Влияние ограниченной глубины на ходкость судна проявляется прежде всего в увеличении сопротивления движению. При этом изменяются и вязкостная и волновая составляющие [ 12 ].

Изменение вязкостного сопротивления связано с изменением поля вызванных скоростей потока вследствие ограничения глубины, а также с возник новением пограничного слоя вдоль дна водоема в районе движения судна. Из-за этого, увеличиваются местные скорости обтекания вдоль внешней границы пограничного слоя судна, что вызывает рост касательных напряжений и сопротивления трения. Вместе с тем, увеличиваются перепады давления вдоль поверхности судна ( рис. 1.1 ), которые приводят к росту его сопротивления формы, а при невысоких значениях Нв IT могут вызвать отрыв пограничного слоя [ 6 ]. По данным [ 12 ], наибольшее изменение вязкостного сопротивления наблюдается при Не1Т = 1.5 ... 2.0. А.М.Басин по результатам измерений, выполненных методами электрогидродинамической и магнитогидродинамической аналогий, сделал следующие выводы: 1. При малых отношениях площади мидель-шпангоута к площади поперечного сечения канала увеличение местной скорости за счет влияния стеснения почти постоянно по всему контуру, исключая небольшие участки в районе оконечностей. Если это отношение становится большим, то интенсивное возрастание местных скоростей происходит, главным образом, в районе мидель-шпангоута [6]. 2. При отношении Ив IT 5 влияние близости дна на увеличение скоростей обтекания почти отсутствует [ 6 ]. 3. Наибольшего влияния ограничения фарватера следует ожидать при приближении к критической скорости ( v = gHв ) и непосредственно при переходе в область сверхкритических скоростей ( V yjgHe ).

Наибольшее изменение при ограниченной глубине претерпевает волновое сопротивление [ 12 ].

Из теории волн относительно малой амплитуды известно, что при равных скоростях распространения прогрессивных волн, их длина X на мелкой воде больше, чем на глубокой. Это вызывает расширение волнового спектра, что приводит к увеличению площади свободной поверхности, покрытой волнами, а рост вызванных скоростей - к увеличению высот волн; в результате увеличивается волновое сопротивление судна. Схема волнообразования приведена на рис. 1.2.

В зоне Ргя= 1 угол фронта поперечных и расходящихся волн носовой и кормовой групп с ДП судна близок к 90 и обе системы вырождаются в две по-і г перечные волны ( см. рис. 1.2 ). Эти волны при малых отношениях Н/Т имеют значительную амплитуду, на их образование затрачивается много энергии, что, в свою очередь, вызывает резкий рост волнового сопротивления в районе критической скорости [ 6 ]. ; После того, как скорость судна превышает критическую, существование поперечных волн становится невозможным и остаются лишь расходящиеся волны [ 6 ]. С ростом скорости в закритической области волновой сектор становится уже, чем на глубокой воде, что приводит к уменьшению волнового сопротивления [6, 12 j.

По данным Я.И.Войткунского, практически заметная трансформация картины волнообразования и связанное с ней изменение волнового сопротивления наблюдаются лишь при Fr 0.4...0.5 в зависимости от формы обводов корпуса судна и отношения Н/Т; при уменьшении Н/Т число Fr , при котором происходит рост волнового сопротивления, уменьшается [13]. Максимум коэффициента сопротивления наблюдается в области ги —

ІНаряду t: сопрочнвлеешем значительно меняется поездка судна, движущегося на мелкой иоде. При ДШЇЖЄНИЗЛ судна а условиях мелководья .титвш тока сужаются н поток ускоряется. У\ри :эточ, а соответствии С законом ЕерЕіулли, возникает уменьшение данлеквя на судно со егоровы жидкости, что вызывает увеличение; ередт;ей осалкв. НІШР-ЇІІЄ нограинчноЕо стоя, на дне водоема npt;--вдднт к єни; большему ускорению .потока, особенно В райоЕіе к.ормоЕкж части судна. Давление на судно с о стороны ЙОДЬЕ уменьшается, что приводит к дифференту на корму при числах Фру да по глубине около 0.5 [ 6 ). При критической скорости имеется локальлый максимум \тда дифферента. С переходом ь сверхкритическую облаетЕі угол дифферента сначала уменьшается и после дое-пы е:шч И а іького минимума снова начинает возрастать [ 6 ], В данной работе, р.кі маїраніЖ їзісп ходкость ледоколов ь соответствук.чних шк назначению условиях, интерес представляет область относительно небольших скоростей движения и процессы взаимодействия судна с окружающей средой, происходящие при таких скоростях.

Для этого необходимо рассмотреть различные методы оценки сопротивления движению ледоколов, используемые в современном судостроении.

С момента появления класса ледокольных судов, начало которому в России было положено М.О.Бритневым в 1864 году [ 18 ], прошло почти 140 лет. За это время проведено значительное количество исследований в области ледовой ходкости и проектирования ледоколов. Первые теоретические исследования по ледопроходимости появились еще в конце XIX века в работах Р.И.Рунеберга, В.М.Афанасьева, С.О.Макарова, А.Н.Крылова [18]. Этот период сводился, в основном, к накоплению экспериментального материала по ледопроходимости, а также обобщению опыта эксплуатации первых ледоколов с различными обводами и в различных ледовых условиях. Несмотря на свою важность первые работы имели ограниченный характер и не могли дать ответы на многочисленные вопросы, возникающие при проектировании ледоколов.

Начало широкого систематического исследования процессов, происходящих при движении судов во льду в нашей стране, относится к тридцатым годам прошлого столетия.

Изучением ледопроходимости морских судов в натурных условиях занимались Я.Я.Гаккель, Г.Е.Ратманов, В.В.Давыдов, В.В.Дремлюг, А.Ф.Лактионов, Ю.А.Шиманский и другие [ 18 ]. Первые попытки моделирования движения судна во льду были предприняты в 1939- 1941 гг. Л.М.Ногидом, А.Л.Костюковым, В.С.Назаровым [18]. В послевоенные годы начинается интенсивное развитие науки о ледопро-ходимости как в нашей стране, так и за рубежом. Важное место в них получили натурные и модельные испытания судов во льдах.

Сопротивление разрушения льда

Рассмотрим составляющую сопротивления при движении ледокола в ровном сплошном ледяном покрове, связанную с разрушением льда. Это сопротивление обусловлено затратами энергии: - на ломку ледяного покрова, - на локальное разрушение кромки льда в местах контакта с корпусом судна, - на трение льда о корпус судна [14]. При перемещении ледокола ледяной покров прогибается. Причем, согласно [ 14, 30 ], нагружение можно считать кинематическим, т.е. траектория точки контакта и прогиб льда однозначно определяются перемещением судна и углами наклона судовой поверхности в месте контакта. Величина нормального усилия в точке контакта определяется реакцией ледяной пластины на перемещение ледокола. Для всего диапазона углов судовой поверхности прогиб льда и энергия деформации ледяного покрова не зависят от горизонтальных составляющих нагрузки на лед. Поэтому нормальную составляющую N реакции льда на обшивку можно рассчитать, если известна зависимость вертикальной реакции Z на прогиб в месте контакта [ 14 ]: Касательная составляющая, обусловленная трением обшивки о лед Работа нормальных сил, связанная с ломкой льда, может быть определена по формуле; где г\я - нормальное перемещение, соответствующее полному разрушению ледяного покрова от изгиба в месте контакта. Нормальное перемещение г\ связано с прогибом льда w: Тогда, подставляя ( 2Л ) и ( 2.4 ) в ( 2.3 ), получим где wp - прогиб, при котором происходит пролом ледяного покрова от изгиба; А. - работа вертикальных сил, ломающих ледяной покров. Из ( 2.5 ) был сделан вывод: работа, затрачиваемая на ломку ледяного покрова изгибом, зависит лишь от свойств льда [ 14, 30 ]. Работа сил трения определяется по формуле: где іи - путь сил трения, соответствующий контакту со льдом вплоть до полного разрушения. Связь т с прогибом льда в месте контакта согласно [ 14 ] где ф, - угол наклона батокса к горизонту. Тогда, подставляя (2.1 ), ( 2.2 ) и ( 2.7 ) в ( 2.6 ), находим, что работа сил трения выражается через работу ломки ледяного покрова: Следовательно, эта работа зависит от свойств льда и от конфигурации корпуса судна в точке контакта [ 14, 30 ]. Кроме ломки ледяного покрова при разрушении льда присутствуют процессы смятия и дробления кромки в месте контакта. На локальное разрушение кромки требуются дополнительные затраты энергии, поэтому при вычислении полной работы разрушения льда к работам Аг и Аг необходимо добавить соответствующую работу Ас [ 14, 25 ]. Таким образом, полная работа разрушения льда в І-й точке контакта может быть вычислена по формуле где улт - функция, характеризующая форму корпуса в точке контакта Работа Ас вычисляется по формуле где N — нормальная реакция со стороны льда, вызванная изгибом ледяного покрова; ті - нормальное внедрение корпуса в кромку; т - нормальное внедрение, соответствующее полному пролому [ 25 ]. Проломное усилие и работа ломки ледяного покрова аппроксимируются формулами: где крікд - эмпирические коэффициенты, имеющие размерность напряжения и квадрата напряжения [ 14, 30 ]. Формула для определения сопротивления разрушения в окончательном виде [14]: ледокола L Как видно из формулы (2.13 ) сопротивление разрушения не зависит от скорости движения судна, что подтверждается экспериментальными исследованиями, проведенными в разное время различными авторами. Однако в работах Э-Энквиста [ 109 ], Ю.Алексеева [ 1 ] и Е.Грамузова [18] указывается на зависимость размеров обломков от скорости движения судна, полученную на основе натурных наблюдений. Эта зависимость по данным Е.Грамузова хорошо аппроксимируется формулой [ 17 ]: где b - ширина обламываемого сектора; vz -vtg(p} - вертикальная скорость деформации ледяного покрова на форштевне, связанная со скоростью движения ледокола v и углом наклона форштевня ср. Ширина обламываемых секторов интерпретируется как расстояние между концентрическими трещинами, образуемыми форштевнем, тогда где Frh = vj fgh - число Фруда по толщине льда [ 25 ]. Число актов ломки бортами записывается в виде Используя зависимости ( 2.15 ) и ( 2.16 ) Е.МГрамузов получил выражения для сопротивления разрушения льда форштевнем и бортами судна в следующем виде: Из выражений ( 2.17 ) и ( 2Л8 ) видно, что сопротивление разрушения льда в явном виде не зависит от скорости движения судна. Зависимость от числа Фруда по толщине льда не связана с влиянием глубины фарватера, так как не проводилось соответствующих наблюдений [ 17, 25 ]. Ввиду отсутствия таких данных, можно допустить, что в соответствии с общепринятыми теориями ( [ 1 ], [ 14 ], [ 25 ], [ 30 ], [ 42 ] ) сопротивление разрушения не зависит от влияния глубины фарватера. 2.3.1 Составляющая сопротивления, обусловленная плавучестью льдин На элемент обшивки dQ9 контактирующий с обломками льда, действуют нормальное усилие dN 9 вызванное тремя составляющими сопротивления, и касательное dF, обусловленное трением льда. Согласно предположению, высказанному в [ 17 ], трение обшивки о лед можно считать подчиняющимся закону Кулона - Амонтона, тогда применяя принцип суперпозиции получаем, что: где dNntdFn- нормальное и касательное усилия па элемент обшивки, вызванные силами плавучести льдин, dNutdFu- нормальное и касательное усилия на элемент обшивки, вызванные изменением кинетической энергии льдины при соударении с корпусом ледокола, dNj,dFs - нормальное и касательное усилия на элемент обшивки, вызванные силами гидродинамики движущегося льда. Нормальное усилие, действующее на элемент обшивки dO, обусловленное плавучестью льда определяется как где dZп - вертикальная реакция в точке контакта льда с обшивкой, п2-направляющий косинус нормали п к произвольной точке судовой поверхности на вертикальную ось координат [ 25 ]. Тогда проекция усилий dN п и dFn на направление движения (ось ОХ) запишется так: где zx - косинус угла между направлением движения льдин относительно корпуса и осью ОХ, пх - направляющий косинус нормали п на ось ОХ Интегрируя (2.21 ) с учетом ( 2.19 ) и ( 2.20 ) по всей зоне облегания корпуса льдом Пл и учитывая симметрию корпуса относительно ДП, получим

Модель льда, модели ледоколов и моделирование мелководья

При моделировании использовался искусегненный лсд, изготовленный т цолизшлеш высокого давления в форме квадратных мли тк.

Поскольку необходимо было обеспечить повторяемое л условии гжепе-римепта, испытания проводились в ледяном ноле сплоченностью К) бизиои, что давало качественное воонрошкедеиие среды при каждом новом опыте.

Испытания проводились Едва тшпа с использованием двух шпоразме-ров плиток: Ійщуіьшшиеь три модели ледоколов ; пр. 16 Дои», нр.1105 Ийншган Чечкшч , 1 47 Шоршвшок Их харшегернстшш и харшегфметики еоотвею-вуіОїцих натурных оудои оршедеїш п табл. 3.1. Причем, модели ледоколов "Дон" и "Капитан Чечкин" выполнены из дерева, а модель ледокола Р-47 изготовлена из оргстекла, что позволяло в процессе эксперимента с данной моделью вести качественное визуальное наблюдение за картиной движения частиц моделированного льда, контактирующих с корпусом модели.

Предварительно производилась установка листов, имитирующих мелководье. Затем бассейн заполнялся до глубины фарватера, необходимой при данном эксперименте- Контроль велся с помощью линейки.

После заполнения бассейна производились несколько холостых прогонов буксировочной системы и опытным путем определялась величина сопротивления трения системы, влияние которого в дальнейшем устранялось компенсационным грузом \тгкр - 0-02- 0.05л- г Трение в системе считалось скомпенсированным, если при запуске ведущего шкива системы ее движение устанавливалось равномерным [ 7 ].

Затем производилось подсоединение модели к буксировочной системе и начинались прогоны на чистой воде.

Производилась запись скорости на самописец. Фиксировались: масса груза, частота импульсов, характер обтекания модели набегающим потоком и волнообразования, температура воздуха и воды в бассейне. Наиболее характерные моменты взаимодействия модели судна с частицами моделированного льда фиксировались на видео- и фотопленку [ 7 ].

После окончания испытаний на чистой воде на поверхности воды в бассейне выставлялись плитки моделированного льда. Имитировалось поле битого льда сплоченностью 10 баллов. Для создания такого поля использовалось 1840 плиток размерами 8.0 х 8.0 х 2.0 см, либо около 1260 плиток размерами 10.2 x 10.2 x 0-8 см. Испытания повторялись в моделированном битом льду с фиксированием тех же параметров, что и на чистой воде.

Данные экспериментов заносились в протокол в форме таблицы С см. Приложение 1 ). Испытания модели ледоколов «Дон», «Капитан Чечкин» и Р-47 проводились в ледовом бассейне НГТУ, где были смоделированы условия плавания ледокола на чистой воде и в битом льду как в условиях мелководья, так и на глубокой воде.

Эксперимент проводился при следующих относительных глубинах фарватера HI Т— 1.25; 1.5; 1.75; 2.0 ( где //—глубинафарватера, Г—осадка модели ледокола ) и на глубокой воде. Для каждой глубины выполнялось не менее 30 прогонов. С целью исключения систематических погрешностей каждая скорость при соответствующем буксировочном грузе измерялась не менее 3 — 4 раз. При каждом прогоне фиксировалась скорость движения модели по частотомеру с выводом на самопишущий прибор. Велись визуальные наблюдения за характером взаимодействия корпуса модели с искусственным льдом, характером обтекания корпуса модели набегающим потоком и волнообразованием. Помимо визуального наблюдения проводилась видео- и фотосъемка наиболее характерных картин взаимодействия ( нагляднее всего это видно при испытаниях "стеклянной1 модели ледокола пр.Р-47 ), Диапазон скоростей прогонов OJ .,,L2 и/с, что ооджтсійустчисла.чі Фруда по глубине /т --= 0,05.. Д60 На рис. 3.5, З.Ь приведены фогш рафии нешзирых моменюв испытании.

В таблицу проти кола заносились: ад&сез груза буксировочной системы, скорость судна м ішде тікавший чйскнішсрн, шнтрплируемші диафіаммой самописца (см. Приложение V). И к&чееит условий эксперимента перед нроаь шши на каждой глубине фиксировались: масса ш шенсацшшпого груза буїо-сировониой системы, температура атмосферного воздуха и темпера Ї ура юды н бассейне. Рж\ 3.5 Моделі, ледокола пр.16 к4Доп" о моделированном льду Результаты испытаний приведены в таблицах Приложения ]. Скорость модели в дальнейшем иереечи шнйліась с показаний часто юмера ио формуле

Проектные характеристики и обводы корпусов речныхледоколов

Основными типами отечественных ледоколов являются ледоколы ПрЛб, пр,Р-47, пр.1105, пр. 1191.

Ледоколы пр.16 типа «Дон» ( рис. 4.6 ) - это суда довольно старой постройки. Форма корпуса характеризуются клинообразной носовой оконечностью, прямолинейным форштевнем, наклоненным к КВЛ под углом 25, незначительной выпуклостью шпангоутов и ватерлиний.

Милел ь-шшштоут им eg і тршішсидїиіьную форму с углом наклони борта к вергшкшш 15. Цилиндрическая вставка отсутствует. Оіионгепие В/ Т --А15. Кормовые очертания характеризуются їптичйФм полутуннелей, причем боршшле скули в лом районе озі щеіш лиже іипсрішнїш, борі "а завалены ішуїрь, a КВЛ составляет с ДП острый угод для лучшей ледоразводяшей способности іір# дьшжеияи видним ходом. Мощіюеіь DV соетаачнег 132S кВт, іяга 140 Кн, расчетная ешросіь 22,0 км/ч. Ир дедьшш толщина лыш, ко іо-ру& ледокол npJ6 может преодолеешь непрерывным ходом составляет примерно 0.30- 0.35 ч. Дшпше судно является ледоколом старого образца. Форма его корпуса была спроектирована бе: учета влияния .мелководья па дедоше сопротивление. Ледіжод-бу& етгр пр.Р-47 типа Шортовьш ? { рис, 4.7 ) - небольшое судно, оборудованное и п$:т\ тшыпк!иия ледопрочоди Моеш раскачивающей усїшюйкоіі ( РУ ). Корнус имеет ледокольную форму. Прямолинейный форштевень пакяомек к торилопту под углом 20м. Носовая ветвь КВД Ш фет ада чнтельную выпуклость. Носовые шпангоуты, вследствие этого полч чаюг значительный развал а вся форма носоьой оконечное і и близка к ложкообрач» пой. Цилиндрическая вставка, как и у ир.16 отсутствует. Наиболее полное се-теиие корпусо смещено в иос на расстояние, равное 15% длины судна, имеет трапецеидальную форму с углом наклона бортов к вертикали 20 . Кормовая оконечность имеет ішлуї внельние образования с кешрьком па скулах и кормовом свесе, имеющими го /ке назначение что и у ледокола Дон». Мощность ЗУ ледокола пр.Р-47 составляет 442 кВт, тяга 66.2 Кп? расчетная скорость 18.3 км/ч. Предельная голшнвд льда, преодолеваемая непрерывным ходом 0.3 м. Зго судно предназначено для работы на рейдах речных портов, переправах, в акваториях чанодов, а также для проводки судов в ледовых условиях на небольшие расстояния. і

Линейный ледок-ол прЛ 105 типа Кши-пак Чечкшш ( рис. 4-8 ) был построен по закачу в Финляндии. Носовая оконечность судна имееі клинообразную форму, с прямолинейным форштевнем, наклоненным к гори юніу под у г лом 20. Ватерлшши и гшишгоуты в носу слегка выпуклой формы. Имеется небольшая щілшщрипеская вставка. Мидель лапангоут граиецеидалышй формы с углом развала бортов ] 3 \ Кормовая оконечносіь имеет иолчлун-нсльные очеришия лли размещения греинык винтов. Мощность ,)У ледокола пр.1 105 составляет 4650 к\\\\ тяга 414 Ivn, расчетная скорость хода ТЬП клз/ч. Судно расчитапо на движение непрерывным кодом в предельном льду юдпш-иой ло 0.75 м,

Ледокол пр. 1191 тина Кагшт ш Евдокимова был носі роен с ученом опыта эксплуатации ледоколов пр. 1105 в Финляндии. Ввиду грсбопшшя по ограничению осадки судна, корпус ледокола пр.1191 получил значительное отношение В/"] - 6.4 п большой коэффициент полноты водоизмещения 6 - 0.753. Носовые очертания характеризуются тоской ложкообразной формой. Прямо линейный форштевень наклонен к горизонту под углом 16 . Носовые ветви ватерлиний имеют выпуклую форму, причем угол притыкания КВЛ к ДП близок к 90, Шпангоуты выпуклой формы с значительным развалом. Мидель-шпангоут трапецеидальной формы выполнен без килеватости с углом наклона бортов к вертикали 11 Корпус имеет цилиндрическую вставку. Кормовая оконечность характеризуется полутуннельными обводами санного типа. Мощность ЭУ ледокола пр. 1191 составляет 4815 кВт, тяга 410 Кн, расчетная скорость 25.0 км/ч. Толщина предельного льда, преодолеваемого непрерывным ходом составляет 0.75.

Похожие диссертации на Прогнозирование влияния мелководья на сопротивление льда при проектировании формы корпуса речного ледокола