CC BY
24Список литературы
[1] Алёшин В.В., Селезнёв В.Е., Клишин Г.С., Кобяков В.В., Дикарев К.И. Численный анализ прочности подземных трубопроводов / Под ред. В.В. Алёшина и В.В. Селезнёва. - М.: Едито-риал УРСС, 2003. - 320 с.
[2] Коннор Д., Бреббиа К. Метод конечных элементов в механике жидкости / Пер. с англ. - Л.: Судостроение, 1997. - 264 с.
[3] Hallquist J.O. LS-DYNA 950. Theoretical Manual. Livermore Software Technology Corporation. LSTC Report 1018. Rev. 2. USA, 2001. - p. 498.
[4] Лобанов В.А. Научно-оперативное обеспечение безопасности и эффективности ледового плавания судов на внутренних водных путях. - Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. - Н. Новгород: 1992. - 150 с.
[5]Тронин В.А. Повышение безопасности и эффективности ледового плавания судов на внутренних водных путях. - Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук. -Горький: 1990.-414 с.
[6] Тыняный А.Ф. Численное моделирование контактной задачи в рамках квазистатического упругопластического деформирования в пакете ANSYS/LS-DYNA. Электронный журнал «Нефтегазовое дело», http://www.ogbus.ru , 2004.
[7] Богородский В.В., Гаврило В.П. Лёд. Физические свойства. Современные методы гляциологии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 384 с.
[8] Физика и механика льда. Пер. с англ. /Под ред. П. Трюде. - М.: Мир, 1983. - 352 с.
[9] СНиП 2.06.04-82 Нагрузки от воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые, от судов). - М.: Стройиздат, 1983. - 38 с.
[10] Прочность судов, плавающих во льдах / Ю.Н.Попов, О.В.Фаддеев, Д.Е.Хейсин, А.Я.Яковлев. - Л.: Судостроение, 1967. - 224 с.
[11] Жарков В.Н., Калинин В.А. Уравнение состояния твёрдых тел при высоких давлениях и температурах. - М.: Наука, 1968.
[12] Качанов Л.М. Основы теории пластичности. - М.: Наука, 1969. - 420 с.
[13] Семышев С.В. II всероссийская конференция пользователей программных продуктов фирмы MSC. Численное моделирование с помощью MSC/DYTRAN процесса соударения птицы с элементом конструкции летательного аппарата. 28 Октября, 1999. Сборник докладов.
SIMULATION OF IMPACT ICE LOADINGS BY THE FINITE
ELEMENT METHOD
V. A. Lobanov
In this article is carry ouied the comparative analysis of the results of full-scale experiment on impact interaction of ice cover with the steel construction, which imitates the element of ship hull, and the simulations of this experiment with the aid of the contact processor LS-DYNA. The satisfactory convergence of the results of simulation and experiment with the specific model parameters of the contacting bodies is shown. On the base of this is made the selection of the types of confact interactions, which describe the impact of ice floe into the board of vessel, model materials and their characteristics, which it is intended to use in the subsequent calculations of the allowable speeds offloating it is ship under the ice conditions.
УДК 656.62.052.4 (075.8)
А. Н. Клементьев, д. т. н., профессор.
Д. В. Добровольский, ассистент, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ЭКРАНОПЛАН - НОВЫЙ ВИД ТРАНСПОРТА. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ
В статье приведено краткое описание состояния видов транспорта и проанализированы перспективы использования экранопланов.
Анализ состояния и развития различных видов транспорта показывает, что определяющими показателями их развития являются скорость, комфорт, безопасность и экологичность. При этом резкий скачок скорости имеет определяющее значение. Яркое тому подтверждение - создание новых высокоскоростных видов железнодорожного и авиационного транспорта. На фоне этих изменений эффективность и конкурентоспособность водного транспорта резко падает и остается пока привлекательной лишь на грузовых перевозках за счет единичной грузоподъемности судов и еще как средство отдыха на воде.
Радикально повысить скорости судов возможно, если полностью поднять корпус судна над гребнями волн и при этом использовать полезное влияние поверхности для создания аэродинамической подъемной силы. Подобный способ реализуется экранопланом.
Экраноплан - это универсальное транспортное средство, предназначенное для эксплуатации над экраном (водой, землей, льдом), обладающее всем комплексом корабельных свойств, значительной частью авиационных и некоторыми свойствами наземного. Целесообразность создания экранопланов определяется тем, что они обладают рядом специфических качеств (отсутствием контакта с опорной поверхностью, малая высота полета, амфибийность, высокая скорость и др.), которые позволяют значительно расширить сферы деятельности водного транспорта. Данный вид транспорта обладает проходимостью по снежной целине, замершим рекам и озерам, любому виду грунта, в том числе и заболоченному, тундре. При своем движении экраноплан не разрушает покрова, что обеспечивает экологическую чистоту его эксплуатации.
История разработки экранного эффекта насчитывает более 50 лет. Основной результат многолетних исследований, позволивший создавать экранопланы, состоит в способах обеспечения устойчивого и безопасного полета вблизи поверхности с высокими скоростями. В итоге в настоящее время сформировались следующие основные виды аэродинамической компоновки экранопланов (Аэродинамическая компоновка -теоретическая модель экраноплана, описывающая форму корпуса и его размеры, форму и размеры несущих воздушных крыльев, тип движительного комплекса, их взаимное расположение):
1. Самолетная схема, разработанная Р.Е. Алексеевым. Предусматривает наличие поддува на всех режимах движения и наличие воздушно-амортизирующего устройств в виде пневмобаллонов. Конструктивной особенностью аппарата этого типа является низкораслоложенное прямое крыло малого удлинения с шайбами и высокорасположенное Т - образное хвостовое оперение, вынесенное из зоны интенсивного изменения сходов воздушных потоков за крылом.
2. Разработана А. Липпишем (США). Главная особенность - шатрообразное крыло и Т - образное хвостовое оперение. (В настоящее время разработку этого типа ведет X. Фишер, Германия). Данный тип отличается высоким аэродинамическим качеством и устойчивостью вблизи экрана.
3. Разработана Г. Йоргом (Германия). Отличительная особенность - расположение крыльев друг за другом, т.е. схема «тандем». Устойчива в приэкранном полете.
4. «Самолетная» схема (США, фирма Боинг). Главная идея - двигатели из-под крыльев выведены над крыльями. Базовая реализованная модель: сверхтяже-лый самолет - экраноплан «Пеликан» (вес 2700 т). В России аналогами являются транспортные самолеты АН-140, Ан-70, АН-224.
5. Аэродинамическая компоновка по схеме «утка». Предложена в 70-х годах А.Н. Панченковым. Характерной особенностью является длинный фюзеляж с большим разносом переднего и заднего крыльев, что позволило повысить продольную устойчивость экраноплана.
По физическим признакам для всех типов экранопланов скорости движения ограничены с одной стороны минимальными скоростью за «горбом сопротивления», а с другой - максимально допустимой скоростью по условиям продольной устойчивости на минимальных углах дифферента, когда пропадает стабилизирующее влияние экранного эффекта. Для речных экранопланов этот диапазон составляет от 70 до 250 км/ч.
С 1985 г. исследования по тематике экранопланов в России фактически прекращены, все построенные экранопланы уничтожены (сохранился только экраноплан «Стриж»).
Предложения по модернизации проектов под коммерческие задачи у реальных заказчиков большого интереса не вызвали, т.к. ни один из существующих на тот момент проектов не соответствовал критериям экономической эксплуатации. До конца нерешенными остались проблемы обеспечения мореходности, амфибийности и способ базирования экранопланов.
В последующие годы по инициативе частных инвесторов в России построено ограниченное количество экранопланов:
• Катер «Волга-2» (завод «Сокол» В.А. Дементьев, Н. Новгород). Взлетный вес
2,85 т, и=140 км/ч, мореходность 0,5 м, пассажировместимость - 8 чел.
• «Иволга-2» (частная фирма, Москва - Иркутск, В.В. Калганов). Взлетный вес
3,3 т, и=200 км/ч, мореходность больше 0,5 м, пассажировместимость - 12 чел.
• «Амфистар» (модернизированная модель). Взлетный вес 2,8 т, и=180 км/ч, мореходность 0,5 м, пассажировместимость -5 чел.
Сравнение эксплуатационных характеристик модернизированных и перспективных проектов экранопланов с СПК показывает:
- по гидродинамической производительности - Киэ (где К - гидродинамическое качество, иэ - эксплуатационная скорость движения) и по коэффициенту производительности - Г)ПЭ (где Г) - коэффициент утилизации водоизмещения по полезной нагрузке) экранопланы в 3 раза эффективнее.
Однако реальная эффективность экраноплана ниже, так как затраты на их постройку примерно в 2 раза выше строительной стоимости СПК. Средняя экономической эффективности этих судов показывает, что удельные эксплуатационные расходы и удельные приведенные затраты экранопланов ниже, чем СПК:
• при традиционной навигации в 1,5 раза;
• при круглогодичной в 2 раза.
Все эти типы экранопланов относятся к легким речным пассажирским экранопла-нам - такси. Внедрение их, на наш взгляд, можно начинать в целом ряде регионов России:
• на Северной Двине, где фактически прекратились пассажирские и грузовые перевозки по линии «Котлас - Архангельск», «Архангельск - Соловки»;
• большой по площади затон р. Пинеги (практически транспортом не обеспечен);
• на озере Байкал (маршрут Иркутск - Улан-Уде);
• на р. Лена (маршруты «Якутск - Хантыга»;
• в Обской губе (направления из Салехарда).
Потребителями таких аппаратов также могли бы быть:
• местные органы исполнительной власти;
• местные органы правоохранительных органов;
• подразделения министерства по чрезвычайным ситуациям;
• местные противопожарные службы;
• местные медицинские службы скорой помощи;
• местные органы связи;
• рыбнадзор;
• оленеводческие хозяйства;
• геологические партии.
Для того чтобы задача преобразования транспортной системы на реках России была решена необходимо несколько условий:
• Повышение финансовых возможностей транспортных предприятий для возможности закупки новой техники;
• Совершенствование конструкции экранопланов с целью повышения эксплуатационно-технических характеристик;
• Сокращение временных и производственных затрат на создание новых типов экранопланов (для сокращения сроков возврата инвестиций);
• Создание баз технического обслуживания;
• Подготовка инженерно-технических кадров (главным образом судоводителей
- экранопланщиков).
Список литературы
[1] Временные правила классификации и постройки экранопланов. Российский Речной Регистр. 2001.
[2] Дементьев В. А., Маланов В. Е. Опыт создания экспериментального экраноплана «Волга-2»// Тез. док. 13 науч.- техн. конф. по проектированию скоростных судов / Сб. НТО им. акад. А. Н. Крылова. - Н. Новгород: ЦКБ по СПК, 1999. - С. 38-41.
[3] Клементьев А.Н., док. техн. наук, Отчет о НИР «Разработка временного руководства по движению экранопланов на внутренних водных путях». - 2003.
[4] Синицын Д.Н. Маскалик А.И Первый гражданский экраноплан «Амфистар». -C-Пб.: Судостроение, 1999,
WIGCRAFT IS THE NEW KIND OF TRANSPORT. CONDITION AND INCULCATE OUTLOOK
A. N. Klement'ev, D. К Dobrovolskiy
The article presents the short description transports condition and analyses of the outlook using wigcraft.
УДК 656.62.052.4 (075.8)
Д. В. Добровольский, ассистент, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ОБТЕКАНИЯ ЭКРАНОПЛАНА ВОЛГА-2
В статье приведено краткое описание результатов численного моделирования экраноплана Волга-2.
Физико-теоретические подходы моделирования обтекания транспортных аппаратов не нашли широкого применения, так как они позволяли изучать процессы обтекания лишь для тел простейшей геометрии. Поэтому математические и экспериментальные
