ПРОЕКТИРОВАНИЕ СУДОВ
СУДОСТРОЕНИЕ 2'2000
шения задач боевой деятельности должно обязательно осуществляться и с эргономических позиций. Системный подход к рассмотрению деятельности экипажа позволяет раскрыть все ее компоненты — предмет, процесс, средства и субъекты труда, а также сформулировать требование о разработке в составе проекта перспективного корабля самостоятельного проекта деятельности экипажа.
2. Компоненты деятельности экипажа как эргономической категории в составе проекта корабля должны анализироваться и разрабатываться на двух уровнях. На уровне макроанализа — военными специалистами (эргономистами), что позволяет определять главные компоненты эргономического облика корабля. Второй уровень — это эргономический анализ и проектирование интерфейса «человек—техника», под которым понимается комплекс программных и технических средств, посредством которых осуществляется
В последние годы в судостроении идет постоянный поиск решения проблемы создания быстроходных (скорость до 40 уз) и скоростных (более 40 уз) пассажирских и автомобильно-пассажирских паромов.
Многие быстроходные паромы имеют традиционную форму корпуса и относительные скорости более 0,5 (в форме числа Фруда по длине Fr = v/(gL)0'5, где v — скорость хода, м/с; L — длина по ватерлинии, м; g = 9,81 м/с2). Для таких судов весьма актуальны проблемы снижения волнового сопротивления и повышения мореходных качеств.
Для снижения волнового сопротивления обычно стремятся к удлинению корпуса, однако оно лимитируется требованиями остойчивости и продольными изгибающими моментами на волнении. Поэтому представляется целесообразным также изучение других способов снижения волнового сопротивления корпуса
взаимодействие человека-оператора с вычислительными средствами АСУ.
3. Разработанный в настоящее время алгоритм оценки работоспособности корабельных специалистов посредством контроля физиологических и психофизиологических показателей человека в определенные временнью отрезки деятельности и их сравнения с нормативными значениями реализован в созданных для этих целей аппаратно-программных средствах. Испытания показали принципиальную возможность использования таких средств на корабле.
4. Развитие процессов проектирования путем использования новых информационных технологий позволяет качественно на новом уровне решать проблемы эргономики с помощью электронных трехмерных моделей.
5. Разработанный в составе проекта корабля макроуровневый проект деятельности экипажа может
с традиционными обводами при числах Фруда 0,5 и более.
Давно известен и широко применяется способ снижения волнового сопротивления за счет носовых бульбов. Однако до сих пор на гражданских судах достаточно развитые бульбы применялись для чисел Фруда не более 0,3—0,35, т. е. при заметно меньших относительных скоростях. Ведущие центры судостроительной науки имеют обширные данные о влиянии развитых бульбов на волновое сопротивление боевых кораблей, однако эта информация малодоступна, в целом не систематизирована и относится в основном к числам Фруда до 0,5. Поэтому изучение влияния больших носовых бульбов на сопротивление при более высоких относительных скоростях представляется достаточно актуальным.
Новый носовой бульб как средство снижения буксировочного сопротивления. Для систематического
быть взят за основу для внесения изменений в программы обучения и профессионального отбора специалистов для перспективных кораблей.
Литература
1. Евграфов В. Г., Кобзев В. В. Эргономическое проектирование судовых систем «чело-век—машина—среда»//Судостроение. 1996. № 2—3.
2. Кобзев В. В., Нефедович А. В. Эргономические аспекты проектирования корабля// 200 лет служения России. СПб.: ВВМИУ
им. Дзержинского, 1998.
3. Эргономика/Под ред. А. А. Крылова и Г. В. Суходольского. ЛГУ, 1988.
4. Информационно-управляющие человеко-машинные системы. Исследование, проектирование, испытания/Справочник. Под общ. ред. А. И. Губинского и В. Г. Евграфова. М.: Машиностроение, 1993.
5. ГОСТ В 29.08.001 ССЭТО. Эргономическая экспертиза. Основные положения. М.: Госстандарт, 1983.
6. Улитовский А. Д. Медицинские аспекты использования всплывающей спасательной камеры при катастрофе ПЛ «Комсомолец». СПб., 1996.
7. Громов Ф. Н. Проблемы прогнозирования и предупреждения социально-рисковых ситуаций в подразделениях ВМФ в условиях экономической реформы//Вопросы экономики и конверсии. 1994. Вып. 2.
изучения влияния большого носового бульба на волновое сопротивление быстроходного судна ранее использовалась линейная теория волн и волнового сопротивления. Например, в статье Ю. Ф. Рябкова и ЮС. Тимошина «Оценка ходовых качеств полуподводных судов» (Судостроение. 1966. № 5) рассматривалось волновое сопротивление корпуса большого удлинения, пересекающего водную поверхность, и подводного тела вращения в носовой части этого корпуса при различных размерах и расположении схематизированного буль-ба по длине и высоте, а числах Фруда по длине корпуса до — 0,7.
В результате расчетов были выявлены следующие общие зависимости волнового сопротивления от размеров и расположения бульба: наибольшее положительное влияние бульб имеет при числах Фруда 0,3 или 0,5 (и при соответствующих оптимальных положениях по длине), однако и при числах Фруда более 0,5 заметно некоторое положительное влияние; с ростом относительной скорости желательно увеличение объема бульба и его смещение тем дальше в нос, чем больше скорость.
Практической реализации этих тенденций в виде увеличения размеров и изменения положения бульба для конкретного судна, кроме обыч-
НОВЫЙ НОСОВОЙ БУЛЬБ КАК СРЕДСТВО УЛУЧШЕНИЯ ХОДКОСТИ И МОРЕХОДНОСТИ БЫСТРОХОДНЫХ ПАРОМОВ
В. А Дубровский, докт. техн. наук (ГНЦ ЦНИИ им. академика
А. Н. Крылова) удк 629.5.024.3
СУДОСТРОЕНИЕ 2'2000
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СУДОВ
ных для линейной теории оговорок, препятствуют также следующие обстоятельства:
при изменении размеров буль-ба не проверялась реальность его размещения под свободной поверхностью, что неизбежно приводило к нарушению предполагаемых линейной теорией условий обтекания при достаточно большом бульбе;
принятое в упомянутых расчетах увеличение осадки с бульбом (в два раза по сравнению с исходным) вряд ли реализуемо практически;
при достаточно большом бульбе вряд ли можно считать, что условие непротекания выполняется на корпусе исходной формы, т. е. что можно пренебречь влиянием бульба на интенсивность особенностей, имитирующих корпус.
Поэтому автором настоящей статьи были выполнены эксперименты с моделью, имеющей традиционные обводы, близкие к обводам эсминцев, и с бульбами, водоизмещение которых составляло 10 и 15% водоизмещения корпуса. Были использованы особая форма и конструкция бульба, патентуемые в настоящее время.
Главные размерения буксируемых моделей
Без бульба С бульбом 10%/15%
Длина по ватерлинии, м.......2,7 2,7/2,7
Ширина корпуса, м...........0,3 0,3/0,3
Осадка корпуса, м ...........0,1 0,1/0,1
Габаритная осадка, м.........0,1 0,138/0,138
Водоизмещение, м3 .........0,038 0,042/0,044
Смоченная поверхность, м2 . . .0,82 0,97/1,04
Модели были испытаны в морском бассейне ЦНИИ им. академика А. Н. Крылова. Результаты испытаний обработаны по схеме Фруда при использовании графиков Пран-дтля-Шлихтинга для коэффициента сопротивления трения эквивалентной пластины.
Пример зависимостей коэффициента остаточного сопротивления от числа Фруда приведен на рис. 1 для одного из продольных положений бульба, который оказался лучше. В отличие от невысоких чисел Фруда, где влияние бульба обычно достаточно локально, при более высоких относительных скоростях это влияние распространяется на широкий диапазон скоростей (приведенные графики относятся к моделям с разным водоизмещением, поэтому прямое
численное сопоставление этих графиков неправомерно).
В отличие от данных расчетов по линейной теории, большой выдвиг бульба вперед по отношению к носовому перпендикуляру не перемещает зону благоприятного взаимодействия в сторону больших скоростей, а только снижает воздействие бульба при всех скоростях.
Дифферент модели на корму и приближение бульба к поверхности, как и предполагалось, увеличивает его воздействие, но возможность использования такого варианта явно ограничена условиями влияния на волнении. При одинаковом выдвиге оказалось, что увеличение объема бульба не только не оказывает положительного влияния, но и сужает (по оси скоростей) область такого влияния. С учетом роста смоченной поверхности можно ожидать, что имеется оптимум размера бульба при заданном его выдвиге.
Угол атаки бульба в пределах ±2о оказался полезным при небольших выдвигах в области чисел Фруда до 0,5.
Сопоставление буксировочной мощности судов с одинаковым водоизмещением 1000 т, с бульбом и без него, определенной по данным испытаний описанных выше моделей, приведено на рис. 2, из которого видно, что применение бульба может обеспечить увеличение скорости хода на 0,5—0,8 уз в диапазоне скоростей от 25 до 35 уз.
Новый носовой бульб как средство повышения мореходности. Модели без бульба и с 10%-м бульбом при одинаковом значении продольного момента инерции были испытаны в мореходном бассейне ЦНИИ
им. академика А. Н. Крылова под руководством канд. техн. наук В. Г. Платонова. Испытания показали, что бульб существенно увеличивает демпфирование килевой качки, что приводит к снижению ее амплитуд и ускорений. Расчет амплитуд перемещений и ускорений продольной качки судна водоизмещением 1000 т на встречном нерегулярном волнении выполнен А. П. Бруком.
Полученные данные по судну без бульба были сопоставлены с натурными данными о вертикальных ускорениях качки судна итальянской постройки «Аквастрада» и показали достаточную сходимость. Наложение значений допустимых ускорений показало, что судно без бульба сможет выполнять эти требования на волнении не более 4 баллов, и это совпадает с информацией об опыте эксплуатации парома «Аквастрада».
Сравнение вертикальных ускорений на носовом перпендикуляре рассмотренного судна без бульба и с бульбом (рис. 3) показало, что его применение позволяет существенно расширить диапазон достижимых скорост
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.