CC BY-NC
38
DOI: 10.24937/2542-2324-2020-1-391-85-94 УДК 629.576
В.В. Кличко, Т.А. Дьякова, О.А. Зайцев, С.О. Рождественский, Д.В. Фомичёв
ФГУП «Крыловский государственный научный центр», Санкт-Петербург, Россия
ГИБКОЕ ОГРАЖДЕНИЕ НОВОГО ТИПА АМФИБИЙНОГО СУДНА НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ
Объект и цель научной работы. Объектом исследования является гибкое ограждение нового типа (ГОНТ) амфибийного судна на воздушной подушке (АСВП), секционирующее воздушную подушку (ВП) по Т-образной схеме и имеющее съемные элементы увеличенной высоты со сломом образующей и внутреннюю диафрагму в бортовых съемных элементах. Цель работы - определение характеристик поддержания, остойчивости и гидродинамических характеристик модели АСВП с ГОНТ, обеспечивающим повышенные амфибийные и мореходные качества СВП. Материалы и методы. Характеристики ГОНТ, разработанного с использованием методов расчета параметров формы гибких ограждений, определялись экспериментальным путем: характеристики остойчивости - над твердым экраном и водой на специальном стенде, гидродинамические характеристики - при буксировке модели с ГОНТ в скоростном мореходном опытовом бассейне на тихой воде и встречном регулярном волнении с применением штатного экспериментального оборудования.
Основные результаты. Получены зависимости восстанавливающего момента от угла крена и дифферента модели с ГОНТ над твердым экраном и водой, по которым определены значения относительных поперечных и продольных метацентрических высот. Обследовано влияние продольной центровки на поперечную остойчивость. Получены гидродинамические характеристики, определяющие ходкость и мореходность судна при движении на тихой воде и встречном регулярном волнении. Выполнены анализ экспериментальных данных и сопоставление их с результатами испытаний модели АСВП с секционированием ВП по схеме «крест» с гибким ограждением (ГО) с традиционными съемными элементами открытого типа.
Заключение. Полученные результаты показали, что разработанное ГОНТ АСВП обеспечивает необходимые для этих судов характеристики остойчивости, ходкости и мореходности на тихой воде и волнении в сочетании с высокой амфибийностью благодаря увеличенной высоте съемных элементов. ГОНТ может быть рекомендовано в качестве основы при разработке проекта ГО для натурного судна, эксплуатируемого в сложных условиях арктического шельфа. Ключевые слова: амфибийное судно на воздушной подушке, несущий комплекс, воздушная подушка, гибкое ограждение, гидродинамические характеристики, стендовые и буксировочные испытания. Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.
DOI: 10.24937/2542-2324-2020-1-391-85-94 UDC 629.576
V. Klitschko, T. Dyakova, O. Zaitsev, S. Rozhdestvensky, D. Fomichev
Krylov State Research Centre, St. Petersburg, Russia
NEW FLEXIBLE SKIRT DESIGN FOR AMPHIBIOUS ACV
Object and purpose of research. This paper discusses a new flexible skirt design for amphibious air-cushion vessel (AACV) featuring air cushion segmentation as per T-scheme, removable elements of increased height with broken generatrix and internal diaphragm. The main purpose of this work is to determine maintenance, stability and hydrodynamic characteristics of the AACV model with the new skirt design offering higher amphibious and seakeeping performance parameters. Materials and methods. The characteristics of the new skirt designed as per shape calculation methods for flexible ACV skirts were determined experimentally: stability characteristics were determined for the conditions of solid surface and
Для цитирования: Кличко В.В., Дьякова Т.А., Зайцев О.А., Рождественский С.О., Фомичёв Д.В. Гибкое ограждение нового типа амфибийного судна на воздушной подушке. Труды Крыловского государственного научного центра. 2020; 1(391): 85-94.
For citations: Klitschko V., Dyakova T., Zaitsev O., Rozhdestvensky S., Fomichev D. New flexible skirt design for amphibious ACV. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2020; 1(391): 85-94 (in Russian).
water on a special test rig, hydrodynamic characteristics were obtained from the towing tests of AACV model in a high-speed seakeeping basin in still water and regular head waves performed with standard test equipment.
Main results. The study yielded restoring moment-versus- roll angle curves of the model, as well as the data on model trim (with the new skirt) over a solid surface and over water. These data helped to determine relative metacentric heights (transverse and longitudinal). The effect of longitudinal alignment on transverse stability was examined. The study has also identified hydrodynamic parameters that determine propulsion and seakeeping performance of AACV in still water and in regular head waves. These findings have been analysed and compared with the model test data for the ACV with the air cushion split as per the "cross" approach and conventional (open-type) removable skirt elements.
Conclusion. The study showed that suggested skirt design ensures necessary stability, propulsion and seakeeping performance of AACVs in still water and in waves, as well as high amphibious capacity due to increased height of removable elements. This new design can be recommended as a basis for further development of ACVs operating in difficult conditions of the Arctic shelf.
Keywords: amphibious air-cushion vessel, lifting system, air cushion, flexible skirt, hydrodynamic characteristics, test rig, towing tests.
Authors declare lack of the possible conflicts of interests.
Введение
Introduction
Область использования амфибийных судов на воздушной подушке как уникальных транспортных средств, способных эксплуатироваться круглогодично, постоянно расширяется. Благодаря своим высоким амфибийным качествам эти суда особенно востребованы при освоении труднодоступных регионов России, нефтегазовых и других месторождений на арктическом шельфе, где АСВП эксплуатируются над разнородной опорной поверхностью (над водой, сушей и льдом) в различное время года [1].
Основные требования, выдвигаемые в настоящее время к АСВП: повышение их ходовых, мореходных и амфибийных качеств, увеличение надежности и ресурса гибкого ограждения воздушной подушки, а также снижение стоимости эксплуатации. Для выполнения этих требований необходимо создание высокоэффективных многоцелевых АСВП, обладающих улучшенными характеристиками поддержания, остойчивости, ходкости, амфибийности, мореходности и управляемости. Перечисленные качества АСВП определяются совершенством его несущего комплекса, в основном ГО ВП [2, 3]. Работы по совершенствованию несущего комплекса АСВП интенсивно ведутся и за рубежом [4]. В связи с этим в рамках НИР было разработано ГО нового типа, включающее новые съемные элементы увеличенной высоты со сломом образующей с вертикальной верхней и наклонной нижней частями с диафрагмой внутри элемента [5], монолитный элемент (верхняя часть ГО) с «заклинкой», использующее Т-образную схему секционирования ВП.
Увеличение высоты съемных элементов позволяет пропускать более высокие одиночные твердые
препятствия между элементами и под ними без контакта препятствий с нижней частью монолитного элемента. Это предотвращает зацепления и повреждения элемента, повышая амфибийные качества СВП и ресурс ГО, что важно при круглогодичной эксплуатации АСВП в сложных условиях арктического шельфа. Также предполагается, что новые съемные элементы со сломом образующей будут обладать большей живучестью за счет уменьшения износа и истирания нижних частей элементов. При движении СВП на волнении съемные элементы увеличенной высоты смогут пропускать более высокие волны, а повышенная устойчивость формы элемента обеспечит быстрое ее восстановление после контакта с волнами, тем самым улучшая мореходные качества СВП.
Разработанное ГО обеспечит повышение устойчивости формы съемного элемента и позволит при сохранении достаточной поперечной остойчивости повысить амфибийные и мореходные качества АСВП, рассчитанного на работу в экстремальных условиях арктического шельфа при круглогодичной эксплуатации.
Описание гибкого ограждения нового типа модели амфибийного судна на воздушной подушке
Description of a new flexible skirt for amphibious ACV
Для экспериментального исследования была использована модель АСВП водоизмещением 23,5 тс, изготовленная в масштабе 1:6 и имеющая в исходной компоновке секционирование ВП по схеме «крест» с ГО классического типа с традиционными съемными элементами открытого типа [6].
На модели было установлено двухъярусное гибкое ограждение с «заклинкой» и вертикальным разъемом по диаметральной плоскости в кормовой секции, разработанное с использованием методов расчета параметров формы гибких ограждений [7, 8] в ФГУП «Крыловский государственный научный центр». Общий вид модели АСВП с ГОНТ представлен на рис. 1. «Заклинка» ГО обеспечивалась за счет плавного уменьшения высоты монолитного элемента от носа к корме. Средняя высота ГО Нго модели (на миделе) составляет 176 мм. Угол «заклинки» ¥з (угол между плоскостью нижних кромок съемных элементов ограждения и основной плоскостью - днищем модели) равняется 0,9°. По бортовым секциям и в носовой секции ограждения в нижнем ярусе установлены съемные элементы увеличенной высоты со сломом образующей с вертикальной верхней частью и наклонной нижней частью (рис. 2). Высота съемных элементов ксэ в носовой и бортовой секциях составляет 0,72^го, угол наклона образующей нижней части съемного элемента к экрану - 45°. В съемных элементах бортовых секций между вертикальной верхней и наклонной нижней частями установлены внутренние конусообразные диафрагмы со свободной кромкой, позволяющие сформировать струйное истечение воздуха в нижнюю часть съемного элемента и создающие перепад давления между объемом над диафрагмой съемного элемента и ВП [3,
9], что способствует обеспечению достаточной поперечной остойчивости модели в диапазоне углов крена 2-5° (рис. 3). Внутренняя диафрагма со свободной кромкой эффективно обеспечивает устойчивость формы таких элементов. Располагая диафрагму соответствующим образом, можно влиять на степень устойчивости формы элемента. Вертикальная верхняя часть в отличие от наклонной позволит избежать зарывания элементов в воду при движении на волнении, а также устранить дестабилизирующие форму элементов силы в верхней части элемента. Использование слома образующей даст возможность сохранить ширину ВП, несмотря на увеличение высоты съемного элемента при сохранении габаритной ширины жесткого корпуса.
Секционирование ВП выполнено по схеме «Т», при которой в отличие от обычно принимаемой крестообразной, отсутствует носовая часть продольного киля, наиболее подверженная повреждениям при эксплуатации натурных СВП (рис. 4) [7,
10]. В нижнем ярусе как продольного, так и попе-
Рис. 1. Общий вид модели амфибийного судна на воздушной подушке с гибким ограждением нового типа
Fig. 1. General view of the amphibious air-cushion vessel model with a new type flexible skirt
Рис. 2. Бортовая секция гибкого ограждения со съемными элементами увеличенной высоты со сломом образующей
Fig. 2. Side section of a flexible skirt with removable elements of increased height with broken generatrix
речного киля установлены съемные элементы закрытого типа с сопловым устройством в нижней части [7, 9]. Высота продольного киля от поперечного киля уменьшается к корме в соответствии с углом «заклинки» ГО.
Угловые съемные элементы представляют собой элементы типа «суперконус» [7]. Кормовые съемные элементы - закрытые съемные элементы повышенной податливости со свободной диафрагмой и передними гибкими реданами [7]. Между основным монолитным элементом в корме и съемными элементами установлен дополнительный (рессорный) ярус.
Рис. 3. Бортовое сечение гибкого ограждения со съемным элементом увеличенной высоты со сломом образующей и внутренней конусообразной диафрагмой со свободной кромкой
Fig. 3. Side section of a flexible skirt with removable element of increased height with broken generatrix and internal conical diaphragm with a free edge
Воздушная подушка модели АСВП характеризуется следующими величинами:
■ длина ВП Ьп = 2,86 м;
■ ширина ВП Вп = 1,20 м;
■ удлинение ВП Ьп/Бп = 2,38;
■ площадь ВП = 3,25 м2;
■ центр тяжести площади ВП от транца ВП = = 1289 мм.
Модель была испытана при значении водоизмещения Gм = 108,8 кгс, соответствующем водоизмещению натурного катера Gн = 23,5 тс.
Определение характеристик поддержания и остойчивости модели амфибийного судна на воздушной подушке с гибким ограждением нового типа
Maintenance and stability characteristics of new flexible skirt: model test data
При парении модели над твердым прозрачным экраном было установлено, что при расчетном значении коэффициента давления Кр = Рр/Рп = 1,3 (здесь Рр и Рп - средние величины давления, соответственно, в гибком ресивере - монолитном элементе - и в ВП) ГО в целом приняло форму, соответствующую разработанному чертежу.
При Gм = 108,8 кгс, продольной центровке Xg = 1307 мм от транца и Кр = 1,3 после некоторой корректировки площади отверстий в монолитном элементе ГО было получено расчетное значение расхода воздуха в ВП над водой Q = 0,87 м3/с, соответствующее величине коэффициента расхода
Q-102
Q
= 1,16.
Zg = 303 мм
При указанных значениях Gм, Х& Кр и Q были определены характеристики поперечной и продольной остойчивости модели над твердым экраном и водой. При этом высота центра тяжести модели над днищем составляла = 0,25).
Кренование модели производилось в основном на правый борт, а при небольших по абсолютной величине кренящих моментах - и на левый. Диф-ферентование производилось и на нос, и на корму (дифферент на корму считался положительным). Результаты испытаний модели по оценке поперечной остойчивости над твердым экраном и водой представлены на рис. 5, 6 в виде зависимостей восстанавливающего момента М© от угла крена ©. Следует отметить, что зависимость М©(0) над твердым экраном в соответствии с рис. 5 имеет характерный для СВП гистерезис (разница в углах крена при одном и том же значении момента, соответствующих увеличению и уменьшению момента). При креновании модели над водой гистерезис, как обычно для амфибийных СВП, не наблюдался.
На основании полученных зависимостей М©(®) были определены над твердым экраном и водой средние значения относительной начальной поперечной метацентрической высоты 1 0 на участке от 0 до 2° (А© = 2°) и относительной поперечной мета-
Рис. 5. Зависимость восстанавливающего момента Ms от угла крена 0 над твердым экраном
Fig. 5. Restoring moment M0 versus roll angle 0 over a solid surface
Рис. 6. Зависимость восстанавливающего момента М0 от угла крена 0 над водой
Fig. 6. Restoring moment M0 versus roll angle 0 above water
центрической высоты h1 на участке от 2 до 5° (А0 = 3°) по формуле
hn
AMе -57,3
де-g ■ вп,
(i)
где ДМ® - приращение восстанавливающего момента, соответствующее изменению угла крена А0.
Значения высот указаны на рис. 5, 6. Видно, что поперечная остойчивость модели над твердым экраном на первом (И 0 = 0,44) и втором (И 1 = 0,68) участках вполне удовлетворительна. Относительная начальная поперечная остойчивость над водой на первом участке от 0 до 2° оказалась ниже (/г 0 = 0,22) рекомендуемого значения (И/ 0 > 0,3). Однако на втором участке от 2 до 5° остойчивость заметно увели-
к@, кх
0,4
чивается и составляет Иг 1 = 0,39. Увеличению остойчивости на втором участке способствует контакт диафрагмы бортовых съемных элементов нового типа с опорной поверхностью, которые таким образом обеспечивают безопасность эксплуатации натурного СВП. Невысокое значение И0 связано с завышенным значением высоты центра тяжести модели при креновании. При высоте центра тяжести модели, соответствующей натуре (= 0,20), значение И0 было бы выше на величину Д2&/Бп = 0,05, т.е. составило бы 0,27.
Было обследовано влияние продольной центровки на поперечную остойчивость. Результаты приведены на графиках рис. 7 в виде зависимостей И0 и И1 от угла дифферента ¥ или от изменения цен-
Fig. 7. Relative initial transverse metacentric height he and relative transverse metacentric height h i versus trim angle ^ (a) and the change in alignment AXg with respect to air cushion CoG (b) as fractions of air cushion length
0,3
0,2
0,1
h1
\ h®
>
над в одой
нос корма
a) h®, hi 0,4
6)
0,3
0,2
0,1
h1
h®
1 '' - >
над юдой
нос к орма
-1
0
1
-0,03 -0,02 -0,01
0
0,01
Рис. 7. Зависимость относительной начальной поперечной метацентрической высоты И0 и относительной поперечной метацентрической высоты /г 1 от угла дифферента Ф (а) и от изменения центровки ДXg относительно центра тяжести площади воздушной подушки (б) в долях длины воздушной подушки
0
0
0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
Frn,
Рис. 8. Зависимости относительного сопротивления R/G и углов дифферента Ф от относительной скорости FnL и центровки Xg
Fig. 8. Relative resistance R/G and trim angles Ф versus relative speed FnL and alignment Xg
тровки AXg относительно центра тяжести площади
ВП в долях длины ВП ( АХ
- Xg ВП - Xg
Ln
). Видно,
что эти зависимости имеют нелинейный характер. Причем при уменьшении угла дифферента относительно значения ¥ = 0, соответствующего смещению центровки в нос, значение к 0 существенно повышается, достигая к 0 = 0,31 при ¥ = -0,65° (AXg = -0,0325), т.е. при опасной крайней носовой центровке, при которой поперечная остойчивость наиболее важна. Величина кг 1 меняется меньше, чем кг 0, при изменении продольной центровки, находясь в диапазоне 0,35-0,39. Возможно, полученное влияние продольной центровки на поперечную остойчивость является специфической особенностью данного ограждения.
По результатам дифферентования модели над твердым экраном и водой были получены зависи-
мости восстанавливающего момента М¥ от угла дифферента ¥, по которым определялись (аналогично тому, как это было сделано при крено-вании) средние значения относительной начальной продольной метацентрической высоты Н¥ на кормовом участке ¥з < ¥ < (¥з + 1°), на носовом (¥з - 1°) < ¥ < ¥з (А¥ = 1°) и относительной продольной метацентрической высоты Н\ на кормовом участке (¥з + 1°) < ¥ < (¥з + 3°), на носовом (¥з - 3°) < ¥ < (¥3 -1°) (А¥ = 2°) по формуле
H ¥
AM у -57,3 A¥-G„ • Ln
(2)
где ДМ¥ - приращение восстанавливающего момента, соответствующего изменению угла дифферента Д¥.
Значения высот составили:
■ над твердым экраном: на нос Я¥н = 1,51,
Я1н = 1,50, на корму Я¥к = 1,89, Я1к = 1,31;
■ над водой: на нос Я¥н = 1,20, Н\н = 1,27, на корму Я¥к = 1,25, Я1к = 1,19.
Полученные значения Я¥ и Я\ как на нос, так и на корму лежат в обычном для СВП этого класса диапазоне и обеспечивают приемлемые мореходные характеристики.
Определение гидродинамических характеристик модели амфибийного судна на воздушной подушке с гибким ограждением нового типа и сопоставление полученных результатов Hydrodynamic characteristics of new flexible skirt and their comparison
Испытания модели АСВП с ГОНТ на тихой воде проводились при Ом = 108,8 кгс, Q = 0,87 м3/с, Кр = 1,3 в диапазоне центровок Xg 1277-1382 мм (AXg от 0,0042 до -0,0325). Относительные скорости FnL = V / ^g • Ln изменялись в интервале 0,611,8, что соответствует диапазону натурных скоростей 28-84 км/ч. Результаты испытаний модели приведены на графиках рис. 8 в виде зависимостей относительного буксировочного сопротивления R/G и углов ходового дифферента ¥ от относительной скорости FnL.
Видно, что для данной модели на «горбовой» относительной скорости, слабо зависящей от цен-
3
2
0
тровки (Г<пь = 0,67-0,71), в испытанном диапазоне центровок значения относительного сопротивления Я/О лежат в интервале 0,044-0,051, а дифферента -
I,7-3,9°. При максимальной относительной скорости Епь = 1,8 значения относительного сопротивления находятся в диапазоне 0,062-0,087, а дифферента - 0,35-2,75° (с учетом угла «заклинки» 0,9° от -0,55 до 1,85°).
При движении с крайней носовой центровкой Хг = 1382 мм (ЛХг = -0,0325) при высоких относительных скоростях (Епь > 1,5) модель шла устойчиво, дифферент с ростом скорости падал сравнительно медленно и явления «затягивания» носового ГО не наблюдалось, потери продольной устойчивости модели не было. В целом, полученные характеристики модели с ГОНТ при движении на тихой воде вполне удовлетворительны в отношении как сопротивления движению, так и устойчивости модели.
По результатам этих испытаний для двух характерных значений чисел Епь - 0,7 и 1,4 - построены зависимости Я/О = так называемые «ложки» сопротивления, являющиеся показателем гидродинамического совершенства несущего комплекса АСВП (рис. 9). Сопоставление полученных результатов с результатами испытаний этой же модели с исходной компоновкой судна при секционировании ВП по схеме «крест» с ГО с традиционными съемными элементами открытого типа [6] показывает, что по сопротивлению движению ГОНТ не уступает исходному варианту ГО, а при движении с кормовыми центровками имеет некоторое преимущество (особенно на «горбовой» скорости Гпь = 0,7) в части снижения сопротивления.
Были проведены тестовые испытания модели с ГОНТ на встречном регулярном волнении со средней высотой волн кв ср = 72 мм, соответствующей натурному нерегулярному волнению интенсивностью 3 балла (Ав3% = 0,83 м), и длиной волн ^ ~ 2,25 м при двух значениях продольной центровки - 1247 мм (Щ = 0,015) и 1277 мм (Щ = 0,0042) - в диапазоне относительных скоростей Епь 0,6-1,2.
Результаты испытаний на встречном регулярном волнении представлены на графиках рис. 10,
II. Видно, что центровка Х^ = 1277 мм является лучшей с точки зрения снижения сопротивления на волнении при движении с относительными скоростями в диапазоне 0,62-1,13, соответствующем интервалу натурных скоростей 29-53 км/ч (рис. 10).
Кормовая центровка Х^ = 1247 мм предпочтительна лишь при Епь > 1,13, что связано с резким
R/G
0,06
0,04
0,02
\
ГО нового типа с секционированием ВП «Т» ГО традиционного типа с секционированием ВП «крест»
-1
0
1
3
Рис. 9. Зависимость относительного сопротивления R/G от угла дифферента Ф
Fig. 9. Relative resistance R/G versus trim angle Ф
Re
0,08
0,06
GM = 108,8 кгс I I I I Встречное волнение hB ср = 72 мм, ср = 2,24 ï
0,04
О 1277 ГО с секционированием ВП
по схеме «крест» -
Д 1277 ГОНТ с T-образным секционированием ВП ▲ 1247—"—
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
Fn,
ш o т ср
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
Fn,
Рис. 10. Зависимости относительного сопротивления RcP/G и углов дифферента Фср от относительной скорости FnL для различных конструкций гибкого ограждения и схем секционирования воздушной подушки на встречном волнении
Fig. 10. Relative resistance R^/G and trim angles Фср versus relative speed FnL for various flexible skirt designs and schemes of air cushion partitioning in head waves
3
2
1
0
0,4
0,2
Встречное волнение кв ср = 72 мм, Хв ср = 2,24 м - О ГО с секционированием ВП по схеме «крест» -А ГОНТ с Т-образным секционированием ВП
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
Fn,
Рис. 11. Зависимости относительных вертикальных ускорений в носовой оконечности пн и в центре тяжести пцт от относительной скорости FnL для различных конструкций гибкого ограждения и схем секционирования воздушной подушки
Fig. 11. Relative vertical accelerations in bow пн
and at CoG пцт versus relative speed FnL for for various
flexible skirt designs and schemes of air cushion partitioning
падением дифферента модели при центровке X% = 1277 мм при увеличении скорости свыше Гпь = 1,1, приводящем к резкому росту сопротивления (рис. 10). Для натурного судна предпочтение может быть отдано той или иной центровке в зависимости от величины располагаемой тяги и скорости встречного ветра.
Относительное сопротивление модели с Т-образным секционированием ВП с ГОНТ при центровке Х^ = 1277 мм в практически важном диапазоне чисел Фруда Епь 0,6-1,1 близко к относительному сопротивлению модели с секционированием ВП по схеме «крест» или ниже его на величину до 10 % (рис. 10).
Значения относительных размахов килевой и вертикальной качки в испытанном диапазоне скоростей на волнении с указанными параметрами незначительны (¥р/2а < 0,1; 22/Ив < 0,2) и в основном ниже на ~20 %, чем для модели с исходным вариантом ГО с секционированием ВП по схеме «крест».
Относительные вертикальные ускорения в носу пн и центре тяжести пцт невелики (пн < 0,4; пцт < 0,3), и их значения оказались также ниже, чем для модели с секционированием ВП по схеме «крест», особенно в носовой оконечности, на величину до 35 % в зависимости от скорости (рис. 11).
В целом, испытания на волнении, проведенные в ограниченном объеме, не выявили явных недостатков в поведении модели с секционированием ВП по Т-образной схеме с ГОНТ со съемными элементами увеличенной высоты со сломом образующей.
Заключение
Conclusion
На основании полученных результатов экспериментального исследования по определению характеристик поддержания, остойчивости, ходкости и мореходности модели АСВП с ГОНТ можно заключить следующее:
■ всем секциям ГОНТ в результате отработки обеспечена расчетная форма при принятых гидравлических параметрах (Кр = 1,3; Q = 0,87 м3/с);
■ поперечная и продольная остойчивость модели с ГОНТ как над твердым экраном, так и над водой удовлетворительна. С увеличением угла крена остойчивость модели повышается благодаря использованию съемных элементов увеличенной высоты со сломом образующей. Продольная и особенно поперечная остойчивость модели с традиционным секционированием ВП по схеме «крест» существенно выше, чем для модели с разработанным ГО нового типа. Однако следует иметь в виду, что в отношении амфибийности, живучести и ремонтопригодности ГО с секционированием ВП по схеме «крест» явно уступает разработанному ГОНТ;
■ полученные гидродинамические характеристики модели с ГОНТ при движении на тихой воде и встречном волнении удовлетворительны в отношении как сопротивления движению, так и продольной устойчивости модели. По сравнению с исходным вариантом ГО с секционированием ВП по схеме «крест» разработанное ГО обеспечивает несколько меньшее сопротивление модели на кормовых центровках, особенно на «горбовой» скорости FnL = 0,7 при движении на тихой воде. На встречном волнении при центровке Xg = 1277 мм (AXg = 0,0042) сопротивление модели с ГОНТ в практически важном диапазоне чисел Фруда FnL 0,6-1,1 близко к сопро-
n
н
0
тивлению модели с секционированием ВП по схеме «крест» или ниже на величину до 10 %, а перегрузки в носовой оконечности модели в указанном диапазоне скоростей ниже на величину до 35 %.
Результаты экспериментального исследования позволяют утверждать, что разработанное ГОНТ АСВП обеспечивает необходимые для этих судов характеристики поддержания, остойчивости и ходкости на тихой воде и волнении в сочетании с высокой амфибийностью и может быть рекомендовано в качестве основы при разработке проекта ГО для натурного судна.
Библиографический список
1. Андреев Г.Е., Кудрявцев А.С., Проценко В.В., Рубинов А.В. По воде и по суше. Москва: Роспатент, 2002. 276 с.
2. Колызаев Б.А., Косоруков А.И., Литвиненко В.А. Справочник по проектированию судов с динамическими принципами поддержания. Ленинград: Судостроение, 1980. 472 с.
3. Кличко В.В. Гидроаэродинамика несущего комплекса амфибийных судов на воздушной подушке и методы достижения заданных характеристик поддержания, остойчивости, ходкости и мореходности этих судов: Дис. ... докт. техн. наук. СПб: ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2009.
4. Lavis D., Forstell B., Jiang C. Advanced Hovercraft-Skirt Technology // International Conference on Air Cushion Vehicles (ACVs): Proceedings. London: RINA, 1997.
5. А.с. 215740 СССР. Гибкое ограждение / Ермолаев С.Г. [и др.]. № 1123348/27-11; опубл. 30.03.1973, Бюл. № 36. 3 с.
6. Результаты испытаний модели амфибийного СВП проекта «Харза»: техн. отчет № 47278 / Крыловский гос. научный центр; Руководитель - Кличко В.В. Санкт-Петербург, 2013. 72 с.
7. Кличко В.В. Гидродинамика амфибийных судов на воздушной подушке. Т. 3. Методы расчета параметров формы гибких ограждений АСВП. Метод выбора несущего комплекса АСВП. Санкт-Петербург: ФГУП «Крыловский государственный научный центр», 2015.
8. Справочник по теории корабля: В 3 т. Т. 1. Гидромеханика. Сопротивление движению судов. Судовые движители / [Я.И. Войткунский и др.]. Ленинград: Судостроение, 1985. 764 с.
9. Гуревич М.И. Теория струй идеальной жидкости. Москва: ГИФМЛ, 1961.
10. Doctors L.J., Tregde V., Jiang C., McKesson C.B. Optimization of a split cushion surface-effect ship //
Proceedings of eighth International Conference on Fast Sea Transportation (FAST'05). Saint Petersburg, 2005. 8 p.
References
1. G. Andreev, A. Kudryavtsev, V. Protsenko, A. Rubinov. By water and by land. Moscow: Rospatent, 2002. 276 p. (in Russian).
2. B. Kolyzaev, A. Kosorukov, V. Litvinenko. Reference book. Dynamically supported vessels design. Leningrad: Sudostroenie, 1980. 472 p. (in Russian).
3. V.V. Klitschko. Hydroaerodynamics ofthe amphibious air-cushion vessel lifting system and methods for achieving the specified characteristics of maintenance, stability, propulsion and sea-keeping abilities of these vessels: Dis. ... Dr. Sci. (Eng.). St. Petersburg: Krylov State Research Centre, 2009 (in Russian).
4. D. Lavis, B. Forstell, C. Jiang. Advanced Hovercraft-Skirt Technology // International Conference on Air Cushion Vehicles (ACVs): Proceedings. London: RINA, 1997.
5. A.c. 215740 USSR. Flexible skirt / S. Ermolaev [et al.]. No. 1123348/27-11; publ. 30.03.1973, rep. No. 36. 3 p. (in Russian).
6. The results of model tests of the amphibious air-cushion vessel (project "Harza"): technical report No. 47278 / Krylov State Research Centre; authority - V. Klitschko. St. Petersburg, 2013. 72 p. (in Russian).
7. V. Klitschko. Hydrodynamics of amphibious air-cushion vessels. Vol. 3. Methods for calculating shape parameters of the flexible skirt of amphibious air-cushion vessels. Method for selecting the lifting system of amphibious air-cushion vessels. St. Petersburg: Krylov State Research Centre, 2015 (in Russian).
8. Ship Theory. Reference book. In 3 vol. Under editorship of Ya. Voitkunsky. Vol. 1. Hydromechanics. Ship resistance. Marine propulsors. Leningrad: Sudostroyeniye, 1985. 764 p. (in Russian).
9. M. Gurevich. Theory of ideal fluid jets. Moscow: GIFML, 1961. (in Russian).
10. L.J. Doctors, V. Tregde, C. Jiang, C.B. McKesson. Optimization of a split cushion surface-effect ship // Proceedings of eighth International Conference on Fast Sea Transportation (FAST'05). Saint Petersburg, 2005. 8 p.
Сведения об авторах
Кличко Владислав Владимирович, д.т.н., главный научный сотрудник 24 лаборатории ФГУП «Крыловский государственный научный центр». Адрес: 196158, Россия, Санкт-Петербург, Московское шоссе, 44. Тел.: +7 (921) 994-93-64. E-mail: piligrim.acv@mail.ru.
Дьякова Татьяна Александровна, ведущий инженер 24 лаборатории ФГУП «Крыловский государственный научный центр». Адрес: 196158, Россия, Санкт-Петербург, Московское шоссе, 44. Тел.: +7 (921) 755-13-69. E-mail: t.diakova@yandex.ru.
Зайцев Олег Александрович, к.т.н., ведущий научный сотрудник 24 лаборатории ФГУП «Крыловский государственный научный центр». Адрес: 196158, Россия, Санкт-Петербург, Московское шоссе, 44. Тел.: +7 (921) 383-39-13.
Рождественский Сергей Олегович, старший научный сотрудник 24 лаборатории ФГУП «Крыловский государственный научный центр». Адрес: 196158, Россия, Санкт-Петербург, Московское шоссе, 44. Тел.: +7 (921) 952-59-80.
Фомичёв Дмитрий Владимирович, заместитель начальника 24 лаборатории - начальник сектора ФГУП «Крыловский государственный научный центр». Адрес: 196158, Россия, Санкт-Петербург, Московское шоссе, 44. Тел.: +7 (921) 922-33-86. E-mail: fommi@inbox.ru.
About the authors
Vladislav V. Klitschko, Dr. Sci. (Eng.), Chief Researcher, Krylov State Research Centre. Address: 44, Mos-kovskoe sh., St. Petersburg, post code: 196158, Russia. Tel.: +7 (921) 994-93-64. E-mail: piligrim.acv@mail.ru. Tatyana A. Dyakova, Lead Engineer, the Krylov State Research Centre. Address: 44, Moskovskoe sh., St. Petersburg, post code: 196158, Russia. Tel.: +7 (921) 755-13-69. E-mail: t.diakova@yandex.ru.
Oleg A. Zaitsev, Cand. Sci. (Eng.), Lead Researcher, the Krylov State Research Centre. Address: 44, Moskovskoe sh., St. Petersburg, post code: 196158, Russia. Tel.: +7 (921) 383-39-13.
Sergey O. Rozhdestvensky, Senior Researcher, Krylov State Research Centre. Address: 44, Moskovskoe sh., St. Petersburg, post code: 196158, Russia. Tel.: +7 (921) 952-59-80. Dmitry V. Fomichev, Deputy Head of Laboratory, Krylov State Research Centre. Address: 44, Moskovskoe sh., St. Petersburg, post code: 196158, Russia. Tel.: +7 (921) 922-33-86. E-mail: fommi@inbox.ru.
Поступила / Received: 14.01.20 Принята в печать / Accepted: 12.03.20 © Коллектив авторов, 2020
