ГРАЖДАНСКОЕ СУДОСТРОЕНИЕ
СУДОСТРОЕНИЕ 5'2014
сы КЛУ, причем эффективность применения высокопрочных сталей растет по мере увеличения ледовой категории и длины судна. Это обусловлено тем, что при увеличении ледовых нагрузок и габаритов судна влияние надбавок на коррозию и конструктивных ограничений на размеры связей снижается, и поэтому последние могут быть эффективно снижены за счет применения сталей повышенной прочности.
Необходимо также отметить, что с помощью величины ReH можно оценить некоторый диапазон возможных значений GЛУ. Поскольку в реальных КЛУ достаточно редко все конструкции выполняются из стали одинаковой прочности, ReH может трактоваться как условная величина, играющая, однако, роль своеобразной «функции обеспеченности» значения GЛУ. Т. е. чем ниже ReH, тем выше вероятность того, что реальное приращение массы КЛУ окажется меньше расчетного.
Примеры расчетов характеристик судов с использованием зависимостей (2) и (3) содержатся в [1].
Заключение. В рамках настоящей работы впервые получены
универсальные регрессионные зависимости для определения приращения массы корпусных конструкций GЛУ за счет ледовой категории для транспортных судов всех типов, которые спроектированы по требованиям действующих Правил РМРС и имеют категории ледовых усилений от !св1 до Arc9. Полученные зависимости учитывают не только главные размерения судов, но и применение на судне концепции двойного действия и корпусных сталей различной прочности. Анализ точности регрессионных зависимостей подтвердил возможность их применения на стадиях проектирования вплоть до эскизной. Кроме того, было установлено, что использование при заданной ледовой категории для судов всех типов одного обобщенного измерителя массы КЛУ вида GЛУ/A может приводить к значительным ошибкам ввиду существенной зависимости этого показателя от характеристик судна.
Использование полученных зависимостей позволит повысить точность оценок массы корпуса судов ледового плавания на начальных ста-
диях проектирования, а также обеспечить многовариантность проектных проработок и удобство решения оптимизационных задач, включающих, в том числе, обоснование ледовой категории судна.
Литература
1. Таровик О. В. Регрессионная модель определения масс конструкций ледовых усилений транспортных судов на ранних стадиях проек-тирования//Труды КГНЦ. 2014. № 83(367).
2. Таровик О. В. Аналитическая модель поверхности корпуса судна ледового плавания. Носовая оконечность//Труды КГНЦ. 2014. № 83(367).
3. Таровик О. В. Аналитическая модель поверхности корпуса судна ледового плавания. Кормовая оконечность//Труды КГНЦ. 2014. № 83(367).
4. Таровик О. В., Апполонов Е. М. Оптимизационное проектирование конструкций ледовых усилений судов и ледоколов//кАО/С!8 О((зЬоге-2009. СПб.: Химиздат, 2009. Т. 2.
5. Дубов А. А., Фаддев О. В. Вес ледовых усилений корпуса судна//Труды ААНИИ. 1981. № 376.
6. Коваль М. Г. Оценка металлоемкости корпуса морских транспортных судов/судостроительная промышленность. 1987. № 5.
7. Цой Л. Г., Фаддев О. В. Влияние требований к прочности на весовые характеристики металлического корпуса транспортных судов ледового плавания//Перспективные типы морских судов: сб. науч. трудов ЦНИИМФ. 1978. № 232.
МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ И ПРЕДСТАВЛЕНИЯ МАССИВА ДАННЫХ, ОТНОСЯЩИХСЯ К ОДНОРОДНЫМ ОБЪЕКТАМ, ОДНОТИПНЫМ ПРОЦЕССАМ
В. Б. Жинкин, канд. техн. наук, тел. 812-4940926 (СПбГМТУ) УДК 629 1203
В практике научных исследований, особенно при обработке обширного массива экспериментальных данных, большое значение приобретает способ представления полученных результатов в достаточно компактном виде, удобном для дальнейшего использования.
Особенно актуальным такой подход оказывается в том случае, когда предметом изучения оказываются однородные объекты, либо однотипные процессы, характеристики которых находятся не в соответствии со строгой теорией, а скорее эмпирически.
В качестве подобных однородных объектов могут служить отлича-
ющиеся шаговым отношением гребные винты одной серии, суда единого назначения (транспортные, ледокольные, промысловые или другие), отличающиеся формой корпуса (коэффициентами полноты теоретического чертежа, соотношением главных размерений и т.д.). Однотипными процессами при этом будут испытания моделей гребных винтов в гидродинамических трубах, поведение моделей судов на волнении в опытовых бассейнах. Преследуемая цель: изучаемые характеристики привести кединооб-разному безразмерному виду, когда индивидуальные особенности различных объектов учитываются
только ограниченным количеством параметров.
Поставленная задача может быть успешно решена в том случае, если исходные индивидуальные зависимости, относящиеся к различным объектам (процессам), имеют подобную форму. Остается только свести эти зависимости к единому виду — на единую кривую.
Автор неоднократно и результативно практиковал предлагаемую методику как при обработке экспериментальных результатов, так и функций, описываемых аналитически. В принципе, исходные, индивидуальные зависимости могут быть куполообразными, пологими, иметь другую форму.
Главная идея описываемой методики заключается в том, чтобы функцию Y = ((X) представить в нормализованном виде: уН = ((хН), где нормализованные величины уН = Х/УХАР и хН = Х/Ххар, в то время, как X и Y — текущие, а ХХАР и YХАР — характерные значения исходной функции. Основная проблема — правильно выбрать эти самые характерные значения, от этого выбора будет за-
СУДОСТРОЕНИЕ 5'2014
ГРАЖДАНСКОЕ СУДОСТРОЕНИЕ
висеть «сводимость» индивидуальных зависимостей всех объектов к единой, общей, универсальной. При этом всегда выбор указанных характерных значений играет первостепенную роль.
Так, например, если обрабатываемые индивидуальные зависимости имеют явно выраженный максимум, то характерными являются координаты этого максимума XMAX и Y
' MAX'
Однако не все так просто, как кажется вначале. Когда обрабатываются экспериментальные данные, то хотя экстремум хорошо просматривается, его точные координаты не столь очевидны. В этом случае нормализованные описанным способом зависимости, относящиеся к различным объектам, могут «разъехаться», а чтобы свести их к единой, придется «поиграть» положением каждого индивидуального максимума. Как правило,
Рис. 1. Зависимость коэффициента
дополнительного сопротивления модели от частоты встречного регулярного волнения
величина УМАХ при такой «игре» практически остается неизменной или меняется незначительно, а вот абсцисса ХМАХ может быть выражена не столь явно и меняться ощутимо. Чтобы отыскать «правильные», сводящие воедино характерные зависимости всех объектов, понадобится и интуиция, и опыт, и некоторое время.
В качестве примера рассмотрим зависимость коэффициента дополнительного сопротивления судна от частоты встречного волнения [1]. Сначала обрабатывались результаты экспериментальных исследований конкретных моделей при фиксированном числе Фруда (рис.1). Затем это же проделывалось для той же модели, но при других относительных скоростях движения. Наконец подобные операции проводились применительно к другим моделям при других скоростях. В результате данные испытаний всех моделей при всех известных условиях движения (числах Фруда, характеристиках волнения) были сведены на единую зависимость (рис. 2). Обилие различных экспериментальных точек на приведенном рисунке свидетельствует, что обработан и представлен в единообразном виде большой массив данных — результа-
Рис. 2. Нормализованная зависимость дополнительного
сопротивления различных моделей от частоты волнения
Рис. 3. Нормализованная зависимость дополнительного
сопротивления, упора и момента при движении на волнении
ГРАЖДАНСКОЕ СУДОСТРОЕНИЕ
СУДОСТРОЕНИЕ 5'2014
ты испытаний пяти моделей различных судов, выполненных разными авторами в различное время в различных лабораториях. В дальнейшем приведенная на рис.2 нормализованная зависимость была аппроксимирована и использовалась для расчетов сопротивления судов при движении в штормовых условиях.
Подобная обработка экспериментальных результатов была использована и применительно к нескольким моделям судов ледового плавания, испытанных на регулярном волнении в опытовом бассейне Ленинградского кораблестроительного института (ныне ГМТУ). И в этом случае все опытные данные удалось свести на единую зависимость [3].
Более того было найдено [4], что полученные в процессе самоходных испытаний модели судна зависимости дополнительного сопротивления, упора и момента сопротивлению вращения гребного винта при движении на встречном регулярном волнении в нормализованном виде также удовлетворительно укладываются на общую кривую (рис. 3). Все перечисленные зависимости однозначно связаны между собой — упор и момент — кривыми действия гребного винта, сопротивление и упор — коэффициентами взаимодействия винта с корпусом. Вообще говоря, это обстоятельство (в принципе) позволяет уменьшить количество регистрируемых величин как при проведении самоходных испытаний моделей, так и во время ходовых испытаний самого судна.
Другим образом выглядит предлагаемая методика применительно к обработке пологой зависимости, не имеющей экстремума. В этом случае в качестве характерных величин при нормализации изучаемых зависимостей могут быть выбраны не координаты одной точки, например максимума, как это было сделано выше, а координаты двух, но опять-таки характерных, выделяющихся, отличающихся от остальных точек.
В качестве примера рассмотрим способ обработки результатов испытаний систематической серии моделей гребных винтов В3-50 [5]. Зависимости коэффициентов упора от поступи Кт (.) (рис. 4), нормализо-
Рис. 4. Коэффициент упора в функции от относительной поступи для гребного винта серии В3-50 с шаговым отношением P/D = 1,1
вались с использованием двух характерных точек, одна из которых соответствовала гидродинамическому шагу гребного винта — J = .ХАР = швартовно-
K = K
ТХАР TMAX'
JMAX (KT = °)< а вторая му режиму — J = 0, KT Таким образом, достаточно просто удалось свести данные испытаний всей серии из 19 моделей на единую кривую — рис.5. На этом рисунке пр
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.