научная статья по теме УЧЕТ МОРЕХОДНОСТИ ПРИ ВЫБОРЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НАУЧНО9ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО СУДНА (В ПОРЯДКЕ ОБСУЖДЕНИЯ) Машиностроение

Текст научной статьи на тему «УЧЕТ МОРЕХОДНОСТИ ПРИ ВЫБОРЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НАУЧНО9ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО СУДНА (В ПОРЯДКЕ ОБСУЖДЕНИЯ)»

найтовов. В то же время для одного найтова имеем только одну альтернативу (рис. 4, б).

Наконец, ошибку, привносимую вместе с упрощением расчета, можно охарактеризовать безразмерной величиной 0 < kmin/k < 1, которая становится тем меньше, чем меньше угол у - в между найтовами.

Полученное в работе решение задачи об эквивалентной связи для сдвоенных найтовов (соединенных по способу «parallel lashing system» проще по сравнению с решением, приведенным в работе [2]). Кроме того, оно позволяет оценить погрешность замены сдвоенных найтовов на эквивалентную связь. На практике, как правило, при проведении расчетов штабелей контейнеров и составленных из них блоков найтовы считают двусторонними связями и вместо задачи (6) решают систему

Эффективность универсальных научно-исследовательских судов (НИС) связана, с одной стороны, с приспособленностью к выполнению научных задач рейса, а с другой — с мореходностью, определяющей условия труда научного персонала и практическую возможность выполнения задания.

Американскими специалистами, разработавшими оптимизированный проект универсального НИС [1], обоснованы его характеристики (водоизмещение около 2500 т) и продемонстрирована возможность совмещения двух проектных задач — формирования пространства для научной деятельности и обеспечения хорошей мореходности в широком диапазоне погодных условий. Предлагаемая форма корпуса, базирующаяся на максимизации гидродинамического сопротивления вертикальной, бортовой и килевой качке, одновременно обеспечивает достаточные площади палуб и хорошую остойчивость благодаря сравнительно большой ширине.

Основные предпосылки возможного повышения мореходности суд-

линейных уравнений (4). При этом заранее надо предугадать активные связи (найтовы, которые будут находиться в растянутом состоянии), а по окончании вычислений проверить соблюдение условия (1). Необходимость решения задачи с односторонними связями возникает при использовании нестандартных схем размещения найтовов. Игнорирование особенностей работы найтовов как односторонних связей при расчетах по существующим методикам может привести к завышению жесткости конструкции и, как следствие, к ошибкам в прогнозировании запаса прочности.

Литература

1. Блинов Э. К., Кацман Ф. М, Михайлов В. Е. Определение деформации контейнеров при многоярусном штабелировании на судах//Судостроение. 1990. № 8.

2. Михайлов В. Е. Основы расчета безопасного крепления крупнотоннажных контейне-

на с увеличением его ширины сводятся к следующему:

высокочастотные волны встречаются чаще, чем низкочастотные. Они присутствуют и в штормах, интенсивность которых характеризуется крупными волнами. Увеличение размеров судов делает их менее чувствительными к коротким волнам;

корпуса с малой шириной имеют более низкое демпфирование бортовой качки, в результате чего растут ординаты передаточной функции. Увеличение периода собственных колебаний,традиционно считающееся эффективным мероприятием для улучшения параметров качки, может также вести к снижению демпфирования, если оно ассоциировано с малой шириной;

смещение частот собственных колебаний в субкритическую зону находится в противоречии с остойчивостью и общей безопасностью судна;

при увеличении ширины отклики бортовой качки на более длинные волны находятся в фазе с ними, поэтому даже при большом шторме амплитуды бортовой качки лишь не-

ров при морских перевозках. СПб.: МАНЭБ, 1998.

3. Гордеев В. Н., Перельмутер А. В. Расчет упругих систем с односторонними связями как задача квадратичного программирова-ния//Иссл. по теории сооружений. 1967. Вып. 15.

4. Рабинович И. М. Вопросы теории статического расчета сооружений с односторонними связями. М.: Стройиздат, 1975.

5. Аргатов И. И. Энергетические теоремы и вариационные принципы механики упругих систем с односторонними связями//Изв. вузов. Строительство. 1998. № 9.

6. Лукаш П. А. Основы нелинейной строительной механики. М.: Стройиздат, 1978.

7. Филин А. П. Введение в строительную механику корабля. СПб.: Судостроение, 1993.

8. Работнов Ю. Н. Сопротивление материалов. М.: Физматгиз, 1962.

9. Перельмутер А. В. Использование методов квадратичного программирования для расчета систем с односторонними связями//Иссл. по теории сооружений. 1972. Вып. 19.

10. Поляк Б. Т. Введение в оптимизацию. М.: Наука, 1983.

11. Блох Э. Л., Лошинский Л. И., Турин В. Я. Основы линейной алгебры и некоторые ее приложения. М.: Высш. школа, 1971.

значительно превышают углы волновых склонов и вероятность заливания рабочих площадок открытой палубы снижается;

малые угловые перемещения виртуального гравитационного вектора в связанной с судном системе координат, наблюдаемые при смещении частот собственных колебаний в направлении суперкритической зоны, и малые перемещения палубы относительно поверхности волны способствуют лучшему восприятию качки персоналом, ведущим научные измерения.

Следует иметь в виду, что увеличение ширины судна ведет к снижению его ходкости на тихой воде. С другой стороны, у судов с улучшенной мореходностью потери скорости на волнении снижаются. Поэтому, учитывая весь комплекс условий эксплуатации и продолжительность научных рейсов, можно предположить, что увеличение ширины судна до некоторых ее значений в целом может оказаться выигрышным.

В связи с этим предлагается схема выбора и обоснования главных размерений НИС — L, B, H, Т (соответственно длина, ширина, высота борта, осадка) — в два этапа: первый этап — традиционный с решением уравнений и выполнением неравенств (ограничений) существования судна с последующим анализом и выбором базового варианта по минимуму приведенных затрат; второй — исследование мореходности судна

УЧЕТ МОРЕХОДНОСТИ ПРИ ВЫБОРЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО СУДНА (В порядке обсуждения)

В. П. Шостак, докт. техн. наук (УГМТУ, Николаев) удк 629.12.001

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СУДОВ

СУДОСТРОЕНИЕ 2'2000

Рис. 1. Полярная диаграмма с границами и зонами отказов по критериям мореходности:

I I — слемингу и заливаемости; I I I I I — амплитудам килевой качки; !/////! — амплитудам бортовой качки; К\\\! — вертикальным ускорениям

базового варианта при увеличении отношения В/Т против начального и учет достигнутого уровня мореходности, проявляющегося в средней эксплуатационной скорости, распределении рейсового времени, продолжительности научной работы.

Выбор главных размерений базового варианта судна. 1. Исходя из известных рекомендаций для НИС 8 > 0,45, где 8 — коэффициент общей полноты водоизмещения и L/B < 5,5 [2], а также статистической зависимости суммарной площади лабораторий Е5лаб = f(D) [3] и полученной на основании данных [1, 3] зависимости k = IS^/(LB) = 0,35 -2,5 • 10-5 D для диапазона водоиз-мещений D = 2000...4000 т, задаваясь известной из технического задания величиной Х$лаб и рядом значений 8 и L/B, получим множество сочетаний В > VIS аб В/kL и L = (L/B)

^лаб B/kL.

2. Пользуясь уравнением — неравенством вместимости, определяем высоту борта для имеющихся сочетаний L, B.

3. Задавая сочетания L, В, Н и воспользовавшись уравнением масс, определяем соответствующие

Рис. 2. Схема формирования границ интегрирования для участка диаграммы

осадки и величины надводного борта АН.

4. Для сочетаний В, Н, Т производим проверку остойчивости и надводного борта по согласованию с заказчиком или в соответствии с нормами Правил Регистра.

5. Варианты, удовлетворяющие ограничениям по остойчивости и высоте борта, сравниваются по приведенным затратам и выбирается лучший вариант.

6. В выбранном варианте уточняются мощность энергетической установки или скорость хода с привлечением данных серийных модельных испытаний корпуса и гребных винтов [4].

7. Уточняются запасы топлива с учетом скорости для второго приближения и водоизмещение — по коэффициенту Нормана; корректируются главные размерения базового варианта.

Дополнительное сопротивление при движении судна на взволнованном море определяется по методике В. Б. Липиса [5]. Кривые достижимой скорости хода на различных курсовых углах, исходя из располагаемой мощности энергетической установки, могут быть нанесены на полярных диаграммах качки для различной балльности моря.

Определение характеристик слеминга и заливаемости производится по методике Д.В. Кондрикова [5]. Кривые постоянных значений этих характеристик также могут быть нанесены на полярных диаграммах качки.

Определение параметров качки. Расчеты амплитуд и ускорений всех видов качки для различных курсовых углов, скоростей хода и состояний моря выполняются по стандартным программам [6]. Результаты

расчетов отображаются в виде постоянных значений параметров на полярных диаграммах.

Анализ полярных диаграмм и определение приведенных затрат с учетом уровня мореходности. Эксплуатационные возможности судна могут быть оценены с позиций мореходности только при наличии соответствующих критериев — предельно допустимых характеристик качки, слеминга и заливаемости.

Такие критерии предложены американскими исследователями исходя из опыта эксплуатации рыбопромысловых судов, кораблей военно-морского флота и НИС (таблица).

После отображения на полярных диаграммах ограничений по всем критериям, включая достижимые скорости хода на волнении, необходимо провести огибающую границу зоны, в которой отсутствуют отказы, как показано на рис. 1.

Средняя эксплуатационная скорость для заданного /-го состояния моря (в баллах) может быть представлена выражением

1 а=п 1 п

уЭ|- \ у(а^а = — I (а!- а!-1)(у| + уи),

а=0

2п

где а — курсовой угол; п — число интервалов Аа внутри диапазона углов 0....П; / > 1 — порядковый номер интервала Аа.

С учетом повторяемости волнения Р средняя эксплуатационная скорость, характерная для рейса

ср

Э| I '

где к — число состояний моря, принятых к рассмотрению и характерных для района эксплуатации.

Эффективность использования рейсового времени судна, включая время научной работы (как отношение соответствующих «площадей» диаграммы), может быть определена с использованием того же подхода, что и для определения средней эксплуатационной скорости хода.

Если на диаграмме определится одна или не

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.

Показать целиком