Введение к работе
Актуальность работы
Морские составные суда (МСС) - относительно новый, перспективный вид морского транспорта, появившийся в результате развития идеи о возможности разделения морского судна на грузовую (ГС) и энергетическую секции (ЭС), чтобы использовать последнюю во время стоянки грузовой секции в порту для транспортировки других грузовых секций. Применение МСС позволяет повысить эффективность перевозок за счет интенсификации использования как дорогостоящих судовых комплексов, находящихся на энергетической секции -пропульсивной установки и радионавигационного оборудования, так и экипажа.
Эффективная работа такой транспортной системы возможна только при четкой организации движения по расписанию и высоком коэффициенте ходового времени энергетических секций, для чего требуется определенный уровень ходовых и мореходных качеств морских составных судов.
В настоящее время практически отсутствуют систематизированные данные о ходовых и мореходных качествах МСС, что существенно затрудняет процесс проектирования и требует проведения экспериментальных исследований в опытовых бассейнах. Применение расчетных методов, разработанных для судов традиционных обводов, не всегда дает достоверные результаты и может привести к ошибкам. Так, например, пересчет на натуру результатов модельного эксперимента на тихой воде по общепринятой методике для морского составного судна "Байкальск-ББС", эксплуатирующегося на направлении Находка-порты Японии, завышает потребную мощность энергетической секции приблизительно на 15-20%. Достоверные данные о дополнительном сопротивлении морских составных судов на волнении в современной отечественной и зарубежной литературе практически отсутствуют и единственным методом его определения остается модельный эксперимент в опытовых бассейнах.
Продольная качка морского составного судна с шарнирным сцепом характеризуется продольной качкой отдельных секций в составе, а также угловыми перемещениями секции относительно друг друга. Теоретические предпосылки, а также экспериментальные исследования показывают, что грузовая секция является своеобразным раскачивателеы энергетической секции, поэтому_амплйтуды продольной качки ЭС в составе значительно выше амплитуд продольной качки ГС в составе, а также амплитуд продольной качки энергетической секции при ее одиночном плавании. На ЭС размещены практически все жилые и служебные помещения составного судна, поэтому ее качка и вертикальные ускорения определяют и обитаемость морского составного судна. Наконец, известно, что дополнительное сопротивление судна зависит, в основном, также от параметров продольной качки.
Особенности обводов и конструкции (рецесс в кормовой оконечности ГС, наличие шарнира) позволяют по-новому подойти к проблеме стабилизации продольной качки морского составного судна с шарнирным соединением секций.
Из приведенного следует, что создание- инженерной методики расчета характеристик мореходности МСС, а также их улучшения является актуальным и своевременным.
Пель и задачи исследований
Цель настоящего исследования - разработка расчетных методов, позволяющих в процессе проектирования оценить мореходность морского составного судна с шарнирным сцепом, а также возможности направленного влияния на его продольную качку для уменьшения амплитуд качки и снижения дополнительного сопротивления на волнении.
Для достижения цели в работе поставлены следующие задачи:
разработка метода учета гидродинамического взаимодействия секций в составе;
разработка способа учета телесности судна при определении дополнительного сопротивления;
разработка приближенного метода расчета дифракционной составляющей дополнительного сопротивления;
разработка метода расчета дополнительного сопротивления МСС на волнении;
разработка методики проведения экспериментальных исследований в опытовом бассейне и ее реализация;
исследования направленного воздействия на продольную качку и дополнительное сопротивление морских составных судов возможных конструктивных решений.
Метод исследованиз
Метод исследования - экспериментально-теоретический.
Научная новизна
Научная новизна состоит в следующем:
разработан алгоритм расчета продольной качки морского составного судна с шарнирным сцепом с учетом гидродинамического взаимодействия секций в составе;
разработана методика и проведены экспериментальные исследования продольной качки н дополнительного сопротивления различных моделей МСС в опытовом бассейне;
по данным, выполненных экспериментальных исследований разработан эмпирический метод экспресс оценки дополнительного сопротивления МСС с
шарнирным сцепом на волнении для использования на предвар>ггельных стадиях проектирования;
разработан теоретический метод определения дополнительного сопротивления МСС, в основе которого лежит расчет его продольной качки;
выполнено расчетно-экспериментальное исследование влияния на продольную качку и дополнительное сопротивление на волнении различных конструктивных решений (установка днища в рецессе ГС, положение оси шарнира по длине МСС, введение специальных стабилизирующих элементов в шарнир).
Практическая ценность работы
Разработанные алгоритм расчета продольной качки и методы определения дополнительного сопротивления на волнении позволяют в процессе проектирования достоверно определить некоторые характеристики мореходности морского составного судна с шарнирным сцепом при движении на волнении.
Реализация результатов исследований
Результаты выполненных исследований внедрены в АО "Инженерный центр судостроения" при проектировании составного судна смешанного плавания и могут быть использованы другими научно-исследовательскими и проектно-конструкторскими организациями при создании морских составных судов с шарнирным соединением секций.
Апробация работы
Основные результаты работы были изложены в докладах на Всесоюзных научно-технических конференциях: "Технические средства освоения океана", 1981; "Проблемы повышения ходкости, мореходности и улучшения маневренности судов внутреннего плавания и СД1111", ' 1983; "Экспериментальные методы исследования способов активного воздействия на мореходные качества судов", 1984; на международной 15 сессии БИГС в г. Варна, Болгария, 1986; на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава СПбГМТУ, 1997.
Публикации
Основное содержание диссертации отражено в 16 печатных работах.
Объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения и содержит 101 страницу основного текста, 86 рисунков, 6 таблиц и список литературы из 87 наименований.
