Научная статья на тему 'ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МАСШТАБНОГО ЭФФЕКТА НА ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ХОДОВЫЕ КАЧЕСТВА ДВУХВАЛЬНОГО ГРУЗОПАССАЖИРСКОГО СУДНА'

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МАСШТАБНОГО ЭФФЕКТА НА ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ХОДОВЫЕ КАЧЕСТВА ДВУХВАЛЬНОГО ГРУЗОПАССАЖИРСКОГО СУДНА Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY-NC
53
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ХОДОВЫХ КАЧЕСТВ СУДНА / МАСШТАБНЫЙ ЭФФЕКТ / МЕТОД РАСЧЕТА ХОДКОСТИ / МКОБ

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Александров Станислав Анатольевич, Каневский Григорий Ильич

Объект и цель научной работы. Объектом исследования является влияние масштабного эффекта на ходовые качества современных грузопассажирских судов. Цель - оценка влияния масштабного эффекта на ходовые качества двухвального грузопассажирского судна (ГПС).Материалы и методы. Предлагается метод прогнозирования ходовых качеств судна по результатам испытаний его модели. Указанный метод работоспособен для одновальных и двухвальных судов.Основные результаты. Показано, что предлагаемый метод прогнозирования ходовых качеств судна по результатам испытаний его модели по своим качествам близок к лучшим методам прогнозирования ходовых качеств одновального судна. Использование рассматриваемого метода не приводит к парадоксам при его применении для двухвальных ГПС. С применением данного метода выполнены расчеты ходовых качеств таких судов.Заключение. Учет влияния масштабного эффекта на ходовые качества двухвального ГПС с выкружками для крепления гребных винтов не приводит к изменению прогнозируемой величины скорости хода.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Александров Станислав Анатольевич, Каневский Григорий Ильич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INVESTIGATION OF SCALE EFFECT ON HYDRODYNAMIC CHARACTERISTICS AND PROPULSION PERFORMANCE OF TWIN-SHAFT CARGO/PASSENGER VESSEL

Bject and purpose of research. The object of investigation is the scale effect on propulsion performance of modern cargo/passenger vessels. The purpose is to estimate the scale effect on propulsion performance of a twin-shaft cargo/passenger vessel (CPV). Materials and methods. A method is suggested for predicting the ship propulsion performance based on model test data. This method works for single- and twin-shaft vessels. Main results. The method suggested for ship performance prediction based on model tests is shown to have a similar quality as compared to the best techniques for performance prediction of single-shaft ships. Application of this method to twin-shaft vessels does not lead to paradox situations. Propulsion performance of twin-shaft CPV are calculated using this technique. Conclusion. Inclusion of the scale effect on propulsion performance of a twin-shaft CPV with bossings for propellers does not cause any changes in the predicted speed.

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МАСШТАБНОГО ЭФФЕКТА НА ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ХОДОВЫЕ КАЧЕСТВА ДВУХВАЛЬНОГО ГРУЗОПАССАЖИРСКОГО СУДНА»

Б01: 10.24937/2542-2324-2022-3-401-19-27 УДК 629.5.017

С.А. Александров , Г.И. Каневский

ФГУП «Крыловский государственный научный центр», Санкт-Петербург, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МАСШТАБНОГО ЭФФЕКТА НА ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ХОДОВЫЕ КАЧЕСТВА ДВУХВАЛЬНОГО ГРУЗОПАССАЖИРСКОГО СУДНА

Объект и цель научной работы. Объектом исследования является влияние масштабного эффекта на ходовые качества современных грузопассажирских судов. Цель - оценка влияния масштабного эффекта на ходовые качества двухвального грузопассажирского судна (ГПС).

Материалы и методы. Предлагается метод прогнозирования ходовых качеств судна по результатам испытаний его модели. Указанный метод работоспособен для одновальных и двухвальных судов.

Основные результаты. Показано, что предлагаемый метод прогнозирования ходовых качеств судна по результатам испытаний его модели по своим качествам близок к лучшим методам прогнозирования ходовых качеств одно-вального судна. Использование рассматриваемого метода не приводит к парадоксам при его применении для двухвальных ГПС. С применением данного метода выполнены расчеты ходовых качеств таких судов. Заключение. Учет влияния масштабного эффекта на ходовые качества двухвального ГПС с выкружками для крепления гребных винтов не приводит к изменению прогнозируемой величины скорости хода.

Ключевые слова: прогнозирование ходовых качеств судна, масштабный эффект, метод расчета ходкости, МКОБ.

Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.

DOI: 10.24937/2542-2324-2022-3-401-19-27 UDC 629.5.017

S.A. Aleksandrov , G.I. Kanevsky

Krylov State Research Centre, St. Petersburg, Russia

INVESTIGATION OF SCALE EFFECT ON HYDRODYNAMIC CHARACTERISTICS AND PROPULSION PERFORMANCE OF TWIN-SHAFT CARGO/PASSENGER VESSEL

Object and purpose of research. The object of investigation is the scale effect on propulsion performance of modern cargo/passenger vessels. The purpose is to estimate the scale effect on propulsion performance of a twin-shaft cargo/passenger vessel (CPV).

Materials and methods. A method is suggested for predicting the ship propulsion performance based on model test data. This method works for single- and twin-shaft vessels.

Для цитирования: Александров С.А., Каневский Г.И. Исследование влияния масштабного эффекта на гидродинамические характеристики и ходовые качества двухвального грузопассажирского судна. Труды Крыловского государственного научного центра. 2022; 3(401): 19-27.

For citations: Аleksandrov S.A., Kanevsky G.I. Investigation of scale effect on hydrodynamic characteristics and propulsion performance of twin-shaft cargo/passenger vessel. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2022; 3(401): 19-27 (in Russian).

Main results. The method suggested for ship performance prediction based on model tests is shown to have a similar quality as compared to the best techniques for performance prediction of single-shaft ships. Application of this method to twin-shaft vessels does not lead to paradox situations. Propulsion performance of twin-shaft CPV are calculated using this technique.

Conclusion. Inclusion of the scale effect on propulsion performance of a twin-shaft CPV with bossings for propellers does not cause any changes in the predicted speed.

Keywords: predicted propulsion performance of ship, scale effect, prediction method of propulsion performance, ITTC. The authors declare no conflicts of interest.

Введение

Introduction

В 1978 г. Пропульсивный комитет Международной конференции опытовых бассейнов (МКОБ) разработал рекомендации по учету масштабного эффекта при прогнозировании ходовых качеств одноваль-ных судов по результатам модельных испытаний. Эти рекомендации с небольшими изменениями используются до сих пор [1, 2], их принято называть методом МКОБ-78.

Данный метод хорошо себя зарекомендовал при прогнозировании ходовых качеств одновальных транспортных судов. В период его разработки указанные суда имели V-образную или ^/-образную формы шпангоутов кормовой оконечности. При этом превалировало мнение о получении выигрыша по ходкости судна за счет увеличения коэффициента попутного потока.

К настоящему времени пришло понимание, что на создание попутного потока тратится энергия, а это приводит к росту буксировочного сопротивления судна. Современные транспортные суда в основном имеют батоксную форму обводов кормовой оконечности, что приводит к уменьшению буксировочного сопротивления, а также резкому снижению коэффициента попутного потока. Величина коэффициента попутного потока становится меньше величины коэффициента засасывания t, таким образом, использование метода МКОБ-78 начинает приводить к парадоксальным результатам. В натурных условиях коэффициент попутного потока оказывается больше его величины в модельных условиях.

Сложной также представляется ситуация с определением буксировочного сопротивления. Применение гипотезы аффинности привело к появлению корреляционных коэффициентов СР и С„, отличных от единицы. Определение величины формфактора и коэффициентов СР и Сп становится актуальной проблемой при прогнозировании ходовых качеств одновальных и двухвальных судов. Это означает, что достаточно точного метода прогнози-

рования ходовых качеств транспортных судов практически нет. Предложения по применению суперкомпьютерных технологий для прямого прогнозирования буксировочного сопротивления нуждаются в тщательной проверке их достоверности.

Эти факты привели к тому, что гидродинамические центры вводят понятие формфактора, который определяется по разным формулам для различных типов судов. Это говорит о кризисной ситуации в разработке полноценных методов прогнозирования ходовых качеств судов.

Таким образом, несмотря на то, что изучению влияния масштабного эффекта на гидродинамические характеристики и ходовые качества судов посвящено большое количество публикаций [3, 7, 9, 10-17], этот вопрос до сих пор остается актуальным. В этой связи разработка метода прогнозирования ходовых качеств одновальных и двухвальных судов, свободного от указанных недостатков, представляется очень важной.

Метод прогнозирования ходовых качеств судов по результатам испытаний их моделей

Method for predicting the ship propulsion performance based on tests on her models

Метод прогнозирования ходовых качеств судов по результатам испытаний их моделей включает следующие составляющие:

■ определение буксировочного сопротивления судна;

■ оценка влияния масштабного эффекта на характеристики гребных винтов;

■ оценка влияния масштабного эффекта на коэффициенты взаимодействия гребного винта (ГВ) с корпусом.

Далее приводится подробное описание составляющих предлагаемого метода прогнозирования ходовых качеств судов по результатам испытаний их моделей.

Метод определения буксировочного сопротивления судна

Согласно схеме Фруда [2] коэффициент полного сопротивления судна Ст может быть представлен в виде суммы составляющих:

Ст = СЯ + СР0 + СА + CAP,

где Ск - коэффициент остаточного сопротивления судна; Сю - коэффициент сопротивления трения эквивалентной плоской пластины, определяемый по формуле Прандтля - Шлихтинга [8];

Со = 0,455/(^(Яп)2'58),

Яп - число Рейнольдса, определяемое по длине судна по ватерлинии Ь№ь; СА - коэффициент корреляционного сопротивления (надбавка на шероховатость); САР - коэффициент сопротивления выступающих частей, определяемый по данным испытаний модели судна.

В соответствии с основной идеей схемы Фруда Ск = СКт, где СКт - коэффициент остаточного сопротивления модели судна. Приведенное допущение, по-видимому, является приближенным. На основании результатов натурных испытаний, приведенных в статье [9], следует, что это допущение является достаточно достоверным, а схемой Фруда можно пользоваться в практических приложениях.

Представленный метод расчета буксировочного сопротивления судна замыкается зависимостью коэффициента корреляционного сопротивления СА от длины по ватерлинии Ьц^, приведенной на рис. 1. Здесь сплошной линией представлена зависимость коэффициента корреляционного сопротивления от длины по ватерлинии Ьц^: СА = СА (Ьшь) [12]. Вариации величины СА составляют от +0,4 х 10-3 до -0,2 х 10-3 при изменении длины Ь№ь от 50 до 500 м.

С^хЮ3

0,4

Данная зависимость была предложена В.М. Штумпфом в работе [12] и может быть аппроксимирована следующей формулой СА = (8Е - 091№ЬЪ - 5Е - 061№Ь2 - 0,0011№Ь + + 0,5912) х 10-3.

В предлагаемом методе прогнозирования ходовых качеств судов по результатам испытаний их моделей несколько лучшее согласование с данными натурных испытаний одновальных судов получается, если величину коэффициента корреляционного сопротивления СА, принятую в [12], уменьшить на 0,1 х 10-3. Полученная таким образом зависимость приведена на рис. 1 пунктирной линией. Эта зависимость может быть аппроксимирована соотношением

СА = (8Е - 091шь3 - 5Е - 06Ьшь2 - 0,0011ш + + 0,4912) х 10-3.

Представленный метод расчета буксировочного сопротивления применим для всех типов судов: одновальных, двухвальных и многовальных.

По известному значению коэффициента полного сопротивления Ст величина буксировочного сопротивления может быть рассчитана с помощью соотношения

V 2

Ят = Ст х р х х5".

В этом соотношении V - скорость хода судна, м/с, р - плотность морской воды, кг/м3, 5 -

2

смоченная поверхность судна, м .

Метод оценки влияния масштабного эффекта на характеристики гребных винтов

В предлагаемом методе использована модернизированная версия метода эквивалентного профиля,

0,2

Рис. 1. Зависимость

коэффициента корреляционного _о;2 сопротивления CA от длины судна Lwl

Fig. 1. Correlation resistance _0,4 coefficient CA versus ship length LwL

С Ash,*™ _

----Сл= C^xlO- -0,1

-V.

V

4s

*"- -

---,

— ~

100

200

300

400 Ln, m

разработанного Лербсом [4] в 1951 г. Модернизация связана с одновременным учетом изменения коэффициентов подъемной силы и сопротивления эквивалентного профиля. Для модернизации использована актуальная на тот момент информация о влиянии вязкости и шероховатости на гидродинамические характеристики профилей бесконечного размаха.

Статья Лербса является одной из основных работ, посвященных указанной проблеме [4]. Автор использовал следующие предположения:

■ при интегрировании тяги винта по радиусу применяется теорема о среднем и вводится понятие эквивалентного безразмерного радиуса;

■ тяге гребного винта предлагается равномерно распределяться по диску ГВ;

■ распределение циркуляции вдоль лопасти близко к оптимальному, т.е. значение индуктивной поступи не зависит от безразмерного радиуса г.

Работа винта с использованием этих трех допущений может быть упрощена до работы одного профиля, расположенного на эквивалентном радиусе Го. Вместо зависимостей Кт и Кд от поступи 3 = У0 /пБ можно получить зависимости коэффициента подъемной силы С и коэффициента сопротивления Са эквивалентного профиля от угла атаки а. Здесь У0 - скорость обтекания гребного винта, м/с; п - число оборотов ГВ, 1/с, Б - диаметр ГВ, м.

Лербс считал, что для учета эффекта масштаба достаточно изменить коэффициент сопротивления Са, а затем определить новые значения Кт и Кд. В 1978 г. формулы данного метода были аппроксимированы приближенными соотношениями, которые принято называть методом 1ТТС-78 [1] для расчета масштабного эффекта гидродинамических характеристик гребного винта.

В настоящее время известно значительное количество методов расчета гидродинамических характеристик ГВ с произвольной геометрией лопастей [5]. Результаты, полученные таким способом, отличаются от данных [1, 2]. Испытания гребного винта при натурных числах Рейнольдса Rn ~ 107 до сих пор не проводились в связи с рядом технических трудностей. Поэтому сложно проверить правильность метода расчета путем сравнения результатов прогнозирования с экспериментальными данными.

Применение метода 1ТТС-78 [1] позволяет правильно прогнозировать изменение эффективности %. В то же время изменение коэффициента упора Кт и коэффициента момента Кд прогнозируется неудовлетворительно.

В 1973 г. был предложен метод расчета влияния эффекта масштаба [7], который одновременно учитывает вариации Са, С1 и а. Никаких рекомендаций по определению изменений Са и С1 предложено не было.

В предлагаемом методе [18] для определения изменения коэффициента сопротивления эквивалентного профиля используется соотношение ДСа = Саг - Са!ш. Здесь индексом отмечены значения, относящиеся к гладкой поверхности модели, а индексом г - значения, относящиеся к шероховатой поверхности натурного гребного винта.

В методе [18] модель гребного винта считается гидродинамически гладкой, и для определения коэффициента сопротивления эквивалентного профиля используется формула [6]

CdSm = [1 + 2,3(5 + 0,765С )]

0,05073

Здесь 5 = е/с - относительная толщина сечения лопасти на эквивалентном радиусе; 5с = ес/с - относительная кривизна сечения лопасти на эквивалентном радиусе; е, ес - толщина и кривизна участка лопасти эквивалентного радиуса, м; с - длина хорды участка лопасти эквивалентного радиуса, м; Яп - число Рейнольдса участка лопасти эквивалентного радиуса.

Лопасти натурного гребного винта предполагаются покрытыми катодным осадком с высотным параметром шероховатости Яа = 3 мкм. Высотный параметр Яа определяется с помощью профило-граммы поверхности с учетом соотношения

1 ""Р]У | дх,

R

= !_ t'p

I h

lp

где 1Р - длина профилограммы шероховатой поверхности, м; у - ордината профилограммы, м; х - продольная координата профилограммы, м.

Значение безразмерного высотного параметра определяется соотношением Яа = Яа / с х 106.

Для определения коэффициента сопротивления эквивалентного профиля, покрытого катодным осадком, в натурных условиях используются формулы [6]

ЯП = 1,48 х106 х я;0-56 Яп2 = 3,14 х106 х Я;0-196 Яп3 = 1,339 х108 хЯ;1-196 Саг = С^ш при Яп0 < Яп;

Cdr = Cdrm (Rnl )

CM (Rn2)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Jg(Rn0/Rni) lg(Rn2/Rni)

_Сйгш (Яп1) _

при Яп < Яп0 < Яп2;

С г = С,! = [1 + 2,3(5 + 0,765с )]х

х[0,05073Яп00,138 + 3,514 х 10-7 Я^441^0159 ]

при Яп2 < Яп0 < Яп3;

С = [1+2,3(5 + 0,765с)] х 0,00517Я0'165

при Яп0 > Яп3.

Следующие соотношения были использованы для определения величины А С1

ДС1 = С1г - СЬш,

где для сечения лопасти на эквивалентном радиусе из [6] следуют соотношения:

C

Ism

2m

Ф - Pi - (e0 - D)kdL_ + 2ksm5c

ka kc

Ф - Pi - (e0 - D)kdT + 2kr 5c

CIr = 2nMr

Здесь кс, кл, ка - поправки Моргана на работу эквивалентного профиля в составе решетки; е0 - гипотетическая толщина лопасти в оси винта, м; ф - угол наклона эквивалентного сечения лопасти.

Р 1 Б пг0

где вг - наведенный угол потока в эквивалентном сечении лопасти

^Р,- = Ъ / Г0.

Поправки на вязкость потока цг, к,ш и кг определяются соотношениями [6]:

Яш = (1 + 0,875) х

X [1 - ехр (-0,0691 + 12,465 - 0,1855 1п Яд)],

кш = 1,015[1 + 5(5 - 0,05)/(0,04664 1п Яп0 - 0,4378)2],

= 1 - (0,11515 + 0,003706)(Яа - 0,3)0,32456,

М™

k -,

= 1 -(9,533x10 lgRn0 -0,0566)(Ra -0,3)

k

0,42016

Предлагаемый метод оценки влияния масштабного эффекта на гидродинамические характеристики гребных винтов дает величину изменения эффективности По, весьма близкую к прогнозируемой по методу МКОБ-78. Однако увеличение п0 происходит за счет заметного роста коэффициента упора KT и заметного уменьшения коэффициента момента Kq. В методе МКОБ-78 изменение коэффициента упора KT пренебрежимо мало.

Метод оценки влияния масштабного эффекта на коэффициенты взаимодействия гребных винтов с корпусом

Используемый в данной работе метод оценки влияния масштабного эффекта на коэффициенты взаимодействия ГВ с корпусом подробно изложен в статье [9]. Согласно этому методу в ходе проведения самоходных испытаний модели судна определяются следующие зависимости:

1. Зависимость коэффициента попутного потока в модельных условиях wm от коэффициента нагрузки по полезному упору KDE

Wm = Wm (Kde),

где KDE = V • D :^RT / p.

2. Зависимость коэффициента засасывания в модельных условиях tm от коэффициента нагрузки

tm = tm (KDEe).

3. Зависимость коэффициента влияния неравномерности на момент iQm от коэффициента нагрузки KDE

iQm iQm (Kde).

После выполнения значительного числа научно-исследовательских работ к настоящему времени наиболее широкое распространение получили следующие гипотезы: t = tm; iQ = iQm; w Ф wm.

Таким образом, на натурные условия можно без изменения перенести величины t и ig, а для изменения величины Wm при переходе к натуре предложено множество различных соотношений. В данной работе принята линейная зависимость [9]

w = w„

0,6-

C

V

C

- + 0,4

Vm

У

где CV- коэффициент вязкостного сопротивления, определяемый соотношением

CV = CFo-(1 + k) + 0,4 x10 -3 ;

СУт - коэффициент вязкостного сопротивления модели

СУт = С¥от (1 + к);

к - формфактор, значение которого здесь рассчитывается по формуле

СК (0,1)

к

CFom (0,1)

CR (0,1), CFom (0,1) - коэффициенты, определяемые при Fn = 0,1.

В предлагаемом методе прогнозирования ходовых качеств судна по результатам испытаний его модели используется линейная формула для одно-вальных и двухвальных судов.

Таблица 1. Значения корреляционных коэффициентов CP и Cn

Table 1. Values of correlation coefficients CP and Cn

№ п/п № Предлагаемый метод Метод МКОБ-78

Cp C Cp C

1 1552 1,009 0,980 1,007 0,984

2 1585 1,034 0,981 1,021 0,998

3 1568 0,887 0,927 0,857 0,938

4 1594 1,049 1,075 1,071 1,079

5 13490 1,025 1,011 0,903 0,982.

б 15640 0,875 0,998 0,856 0,999

7 13476 1,037 1,001 0,999 1,001

8 12990 1,042 1,021 1,020 1,024

С 0,995 0,999 0,967 1,000

|А| 0,054 0,0277 0,063 0,0254

Таблица 2. Главные размерения двухвального грузопассажирского судна Table 2. Principal dimensions of twin-shaft cargo/passenger vessel

Длина судна между перпендикулярами, м Lpp = 185

Длина судна по ватерлинии, м lwl = 186

Ширина судна, м B = 36,95

Осадка судна носом, м Tf = 6,8

Осадка судна кормой, м Ta = 7,5

Объемное водоизмещение судна, м3 V= 35 232

Смоченная поверхность судна, м2 S = 8080

Тестирование предлагаемого метода прогнозирования

Testing of the suggested prédiction method

С целью тестирования указанного метода прогнозирования ходовых качеств судов по результатам испытаний их моделей были выполнены расчеты для восьми проектов одновальных транспортных судов, по которым имеются достоверные данные натурных испытаний.

Оценка качества прогноза проводилась путем сравнения прогнозируемых значений мощности и частоты вращения вала с натурными данными при полученной на натуре скорости хода. В качестве критерия рассматривалась близость к единице значений корреляционных коэффициентов: C = P /Р •

^Р 1 S прогноз 11 S натура? Cn ппрогноз ^натура-

Результаты расчетов приведены в табл. 1.

В таблице приведены значения корреляционных коэффициентов CP и Cn для каждого из восьми проектов, а также их среднее значение С и дисперсия | Д |. Кроме результатов расчетов по предлагаемому методу, приводятся данные, полученные по методу МКОБ-78.

Анализируя полученные результаты расчетов, можно отметить, что качество прогноза по предлагаемому методу весьма близко к качеству прогноза по методу МКОБ-78 для одновальных судов. Однако, в отличие от МКОБ-78, предлагаемый метод прогнозирования ходовых качеств судна работоспособен и свободен от парадоксов для одноваль-ных и двухвальных судов.

Пример расчета ходовых качеств двухвального грузопассажирского судна

Case study: propulsion performance estimation for twin-shaft CPV

Для оценки влияния масштабного эффекта выполнено два расчета ходкости для двухвального грузопассажирского судна: с учетом масштабного эффекта и без него. Оценка масштабного эффекта выполнялась с использованием предлагаемого метода прогнозирования ходовых качеств судов.

В табл. 2 приведены главные размерения двухвального ГПС с гребными винтами, закрепленными на выкружках.

Расчеты выполнялись при суммарной мощности главных двигателей грузопассажирского судна

PS = 24 000 кВт. Результаты расчетов безразмерных гидродинамических характеристик приведены в табл. 3. Расчетные значения скорости хода и числа оборотов гребных винтов указаны в табл. 4.

Анализируя приведенные в табл. 3 и 4 данные, можно отметить, что для двухвального грузопассажирского судна с гребными винтами, закрепленными на выкружках, учет масштабного эффекта приводит к увеличению КПД ГВ в свободной воде и уменьшению коэффициента влияния корпуса. При этом значение пропульсивного коэффициента практически не изменяется. В итоге учет масштабного эффекта не приводит к изменению прогнозируемой скорости хода. С учетом масштабного эффекта расчетное значение числа оборотов увеличивается в данном случае на 1 об/мин.

Заключение

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Conclusion

Предложен метод прогнозирования ходовых качеств одновальных и двухвальных судов по результатам испытаний их моделей. Данный метод обеспечивает высокое качество прогнозирования ходовых качеств одновальных судов, сопоставимое с лучшими известными методами.

Метод свободен от парадоксов, возникающих при обобщении методов прогнозирования для од-новальных судов на двухвальные суда. Для двух-вального ГПС с гребными винтами, закрепленными на выкружках, учет влияния масштабного эффекта при прогнозировании ходовых качеств не приводит к изменению прогнозируемой величины скорости хода.

Список использованной литературы

1. ITTC : Recommended Procedures and Guidelines : 7.502-03-1.4. 1978 ITTC Performance Prediction Method : Rev. 04 / Ed. Propulsion Committee of the 28th ITTC. [S. l.], 2017. 15 p.

2. 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.

3. Каневский Г.И., Клубничкин А.М., Сазонов К.Е. Прогнозирование характеристик ходкости многовальных судов. Санкт-Петербург : Крыловский гос. научный центр, 2019. 160 с.

4. LerbsH.W. On the Effects of Scale and Roughness on Free Running Propellers // Journal of the American Society of Navel Engineers. 1951. Vol. 63, № 1. P. 58-94. DOI: 10.1111/j.1559-3584.1951.tb02878.x.

Таблица 3. Результаты расчетов для двухвального

грузопассажирского судна

при подводимой мощности PS = 24 000 кВт

Table 3. Estimated results for twin-shaft cargo/passenger vessel at delivered power PS = 24 000 kW

Без учета масштабного С учетом масштабного

эффекта эффекта

Попутный поток 0,215 0,166

Коэффициент засасывания 1 0,184 0,184

Коэффициент

влияния на крутящий 1 1

момент

Поступь ГВ в свободной воде 0,655 0,691

Коэффициент упора ГВ КТо, 0,292 0,289

Коэффициент момента ГВ Кдш 0,0546 0,0536

КПД гребного винта г|0 0,557 0,593

Коэффициент влияния корпуса Пн 1,038 0,977

Пропульсивный коэффициент п 0,567 0,568

Таблица 4. Расчетные значения частоты вращения

гребного винта и скорости хода

при подводимой мощности PS = 24 000 кВт

Table 4. Estimated propeller RPM and speed at delivered power PS = 24 000 kW

n, Vs,

об/мин уз

Без учета масштабного эффекта 135,6 16,90

С учетом масштабного эффекта 134,7 16,89

5. Proceedings of the 22nd ITTC Propulsion Committee Propeller RANS/Panel Method Workshop / Ed. B. Gin-droz, T. Hoshino, J. Pylkkanen. Grenoble, 1998.

6. Мишкевич В.Г. Развитие методов вихревой теории применительно к задачам проектирования движителей морских судов с целью снижения их энергоемкости : дис. ... д-ра техн. наук : 05.08.01. Ленинград, 1986. 553 с.

7. Каневский Г.И., Пустошный А.Ф. Масштабный эффект гидродинамических характеристик гребных винтов // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1973. Вып. 276: Вопросы гидродинамики транспортных судов. С. 62-78.

8. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. Москва : Наука, 1974. 711 с.

9. Развитие методов прогнозирования ходовых качеств транспортных судов / В.О. Борусевич, Г.И. Каневский, С.В. Капранцев [и др.] // Труды Крыловского гос. науч. центра. 2017. Вып. 4(382). С. 21-28.

10. Описание статистического метода Холтропа оценки ходкости кораблей и морских судов : техн. отчет / ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. Санкт-Петербург, 2001. № 41106.

11. Ротта И.К. Турбулентный пограничный слой в несжимаемой жидкости. Ленинград : Судостроение, 1967. 231 с.

12. Кацман Ф.М., Пустошный А.Ф., ШтумпфВ.М. Про-пульсивные качества морских судов. Ленинград : Судостроение, 1972. 510 с.

13. Метод анализа влияния шероховатости на гидродинамические характеристики поверхности корпуса / В.В. Дробленков, Г.И. Каневский, В.М. Штумпф,

B.Н. Щередин // Вопросы судостроения. Серия: Проектирование судов. 1977. Вып. 15. С. 56-62.

14. Влияние шероховатости наружной обшивки корпуса на сопротивление транспортных судов / Л.Н. Ду-шина, Г.И. Каневский, В.М. Штумпф, В.Н. Щередин // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1981. Вып. 287: Сборник статей по гидродинамике транспортных судов. С. 53-61.

15. Каневский Г.И., ЛобачевМ.П. Исследование влияния состояния лопастей гребных винтов на их гидродинамические характеристики. Вопросы судостроения. Серия: Проектирование судов. 1984. Вып. 41. С. 57-62.

16. Пустошный А.В., Сверчков А.В., Шевцов С.П. Влияние шероховатости поверхности гребного винта на его пропульсивные характеристики // Труды Крыловского гос. науч. центра. 2019. Вып. 4(390).

C. 11-26. DOI: 10.24937/2542-2324-2019-4-39011-26.

17. Влияние масштабного эффекта на гидродинамические характеристики гребных винтов ледоколов и ледовых транспортных судов / Г.И. Каневский, А.М. Клубничкин, А.Л. Попов, К.Е. Сазонов // Труды Крыловского гос. науч. центра. 2020. Вып. 2(392). С. 24-35. DOI: 10.24937/2542-23242020-2-392-24-35.

18. Kanevsky G.I., Kruglova S.N. The scale effect influence on hydrodynamic characteristics of propellers // La-vrentiev Lectures : Proceedings of International Symposium on Ship Propulsion (SP 2001). St.-Petersburg : St.-Petersburg State Marine Technical Univ., 2001. P. 191-200.

References

1. ITTC : Recommended Procedures and Guidelines : 7.5-02-03-1.4. 1978 ITTC Performance Prediction Method : Rev. 04 / Ed. Propulsion Committee of the 28th ITTC. [S. l.], 2017. 15 p.

2. Handbook of ship theory: in 3 volumes. Vol. 1: Hydromechanics. Ship resistance. Ship propulsors / [Ya. Voitkunsky et al.]. Leningrad : Sudostroenie, 1985. 764 p. (in Russian).

3. Kanevsky G.I., Klubnichkin A.M., Sazonov K.E. Propulsion performance predictions for multi-shaft vessels. St. Petersburg : Krylov State Research Centre, 2019. 160 p. (in Russian).

4. Lerbs H.W. On the Effects of Scale and Roughness on Free Running Propellers // Journal of the American Society of Navel Engineers. 1951. Vol. 63, No. 1. P. 58-94. DOI: 10.1111/j. 1559-3584.1951.tb02878.x.

5. Proceedings of the 22nd ITTC Propulsion Committee Propeller RANS/Panel Method Workshop / Ed. B. Gindroz, T. Hoshino, J. Pylkkanen. Grenoble, 1998.

6. Mishkevich V.G. Development of vortex theory methods for problems of marine ship propulsors to reduce their energy consumption. Doctor of Technical Sciences dissertation : 05.08.01. Leningrad, 1986. 553 p. (in Russian).

7. Kanevsky G.I., Pustoshny A.F. Scale effect on hydro-dynamic characteristics of propellers // Transactions of the Krylov State Research Centre. 1973. Vol. 276: Hydrodynamic issues of transport ships. P. 62-78 (in Russian).

8. Schlichting H. Boundary layer theory. Moscow : Nauka, 1974 (in Russian).

9. Development of prediction methods for propulsion performance of transport ships / V.O. Borusevich, G.I. Kanevsky, S.V. Kaprantsev [et al.] // Transactions of the Krylov State Research Centre. 2017. Vol. 4(382). P. 21-28 (in Russian).

10. Description of Holtrop statistical method for estimating propulsion performance of marine vessels: technical report / Krylov State Research Centre. St. Petersburg, 2001. No. 41106 (in Russian).

11. Rotta I.K. Turbulent boundary layer in incompressible fluid. Leningrad : Sudostroenie, 1967. 231 p. (in Russian).

12. Katsman F.M., Pustoshny A.F., Shtumpf V.M. Propulsion qualities of marine vessels. Leningrad : Sudostroenie, 1972. 510 p. (in Russian).

13. Method of analysis on roughness effect on hydro-dynamic characteristics of hull surface / V. V. Droblen-kov, G.I. Kanevsky, V.M. Shtumpf, V.N. Shcheredin //

Shipbuilding issues. Series: Ship design. 1977. Vol. 15. P. 510 (in Russian).

14. Shell roughness effect on resistance of transport ships / L.N. Dushina, G.I. Kanevsky, V.M. Shtumpf, V.N. Shcheredin // Transactions of the Krylov State Research Centre. 1981. Vol. 287: Collection of papers on hydrodynamics of transport ships. P. 53-61 (in Russian).

15. Kanevsky G.I., LobachevM.P. Investigation of propeller blade condition effect on their hydrodynamic characteristics // Shipbuilding issues. Series: Ship design. 1984. Vol. 41. P. 57-62 (in Russian).

16. PustoshnyA.V., SverchkovA.V., Shevtsov S.P. Surface roughness effect of propeller on its propulsive performance // Transactions of the Krylov State Research Centre. Vol. 4(390). P. 11-26. DOI: 10.24937/25422324-2019-4-390-11-26 (in Russian).

17. Scale effect on hydrodynamic characteristics of propellers in icebreakers and ice-class carriers / G.I. Kanevsky, A.M. Klubnichkin, A.L. Popov, K.E. Sazonov // Transactions of the Krylov State Research Centre. 2020. Vol. 2(392). P. 24-35. DOI: 10.24937/2542-2324-20202-392-24-35 (in Russian).

18. Kanevsky G.I., Kruglova S.N. The scale effect influence on hydrodynamic characteristics of propellers // Lav-rentiev Lectures : Proceedings of International Sympo-

sium on Ship Propulsion (SP 2001). St. Petersburg : St. Petersburg State Marine Technical Univ., 2001. P. 191-200.

Сведения об авторах

Александров Станислав Анатольевич, к.т.н., научный сотрудник ФГУП «Крыловский государственный научный центр». Адрес: 196158, Россия, Санкт-Петербург, Московское шоссе, д. 44. Тел.: +7 (812) 415-47-91. E-mail: 2_otd@ksrc.ru. https://orcid.org/0000-0003-2528-3070. Каневский Григорий Ильич, д.т.н., руководитель проектов ФГУП «Крыловский государственный научный центр». Адрес: 196158, Россия, Санкт-Петербург, Московское шоссе, д. 44. E-mail: gikanev@mail.ru. https://orcid.org/0000-0002-3445-4575.

About the authors

Stanislav A. Aleksandrov, Cand. Sci. (Eng.), Researcher, Krylov State Research Centre. Address: 44, Moskovskoye sh., St. Petersburg, Russia, post code 196158. Tel.: +7 (812) 415-47-91. E-mail: 2_otd@ksrc.ru. https://orcid.org/0000-0003-2528-3070. Grigory I. Kanevsky, Dr. Sci. (Eng.), Project Manager, Krylov State Research Centre. Address: 44, Moskovskoye sh., St. Petersburg, Russia, post code 196158. E-mail: gikanev@mail.ru. https://orcid.org/0000-0002-3445-4575.

Поступила / Received: 13.04.22 Принята в печать / Accepted: 28.06.22 © Александров С.А., Каневский Г.И., 2022

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.