CC BY
12дит применение тронковая конструкция палубы наливных судов. Соответствующие конструктивные рекомендации внесены в Рекомендации.
На некоторых бункерных судах, в трюме которых отсутствуют поперечные переборки, значительные горизонтальные деформации двойных бортов приводят к нарушению работы люковых закрытий. Поэтому возродилась идея увеличения поперечной жесткости трюмов путем установки в районе палубы коробчатых перемычек («озд»). В частности такой вариант подкрепления проработан применительно к теплоходам типа «Волго-Дон». В связи с этим некоторые указания, касающиеся закрепления этих перемычек, приведены в Рекомендациях.
Приведенные в Рекомендациях указания, касающиеся конструкции комингсов люков, основаны преимущественно на обобщении проектных материалов. При этом особое внимание обращено на меры по уменьшению концентрации напряжений. Регламентируются толщины, способы подкрепления, узлы окончания комингсов и возможные сочетания стали повышенной прочности со сталью нормальной прочности.
В рекомендациях приведены дополнения к ПРР и уточнения, касающиеся конструкции пиллерсов и ферм. В частности регламентируется минимальная толщина стенки пиллерса. В приложении даны характеристики сечения труб.
Проект Рекомендаций утвержден Научно-техническим Советом РРР.
THE BASIC ORDERS OF "DESIGNING OF RIVER AND RIVER-SEA TYPE SHIP'S HULL"
V. B. Protopopov
It is considering of basic orders and recommendation to Rushian River R.egister in part of hull construction's designing (size and type of framing, type of girder's connecting).
УДК 629.12.073.243.4
/У. В. Малых, аспирант, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
К РАСЧЁТУ ПРОДОЛЬНОЙ КАЧКИ СУДОВ СМЕШАННОГО ПЛАВАНИЯ
Анализ результатов расчёта параметров продольной качки по авторской программе, их сопоставление с результатами, получаемыми по другим программным комплексам, а также с данными экспериментов, проведённых автором.
Существующие в настоящее время методы расчёта и расчётные программные комплексы по определению характеристик положения судна относительно воды при качке его на регулярном волнении создавались применительно к морским судам и в практике морского судостроения зарекомендовали себя весьма хорошо [1,2]. Однако, для судов смешанного плавания, обладающих существенными отличиями по форме корпуса и главным размерениям с морскими судами, эти методьг не всегда дают приемлемые результаты. В связи с этим автором была создана программа "ПРОКС" по расчёту характеристик продольной качки судна и кинематических параметров носовой оконечности.
Описание программы, основные теоретические зависимости, используемые в ней, рабочий алгоритм и перечень исходных данных приведены в имеющейся в этом же сборнике статье автора
Сравнение результатов работы программы "ПРОКС" с результатами, получаемыми по известному и широко используемому в практике морского судостроения программному комплексу RA VIZ [1], выявило ощутимые различия в величинах амплитуд килевой качки, получаемых по двум программам (рис.1). Расчёт выполнялся для судна смешанного плавания проекта 19620, имеющего следующие основные характеристики для случая "в грузу": L = 83,6 м; В = 12,0 м; Н = 5,5 м; Т = 2,5 м; б = 0,892; а = 0,839; ß = 0,995; D = 2242т.
Для проверки теоретических решений были проведены эксперименты в опытовом бассейне ВГАВТ на модели того же судна. Упругоподобная модель была выполнена в масштабе 1:50 и имела следующие характеристики для состояния "в грузу": L = 1680 мм; В = 240 мм; Н = 110 мм; Т = 50 мм; D = 17,2 кг; момент инерции поперечного сечения упругой балки I = 2,68 см4; модуль упругости материала балки Е = 0,7-108 кПа. Было осуществлено 36 прогонов модели для состояния "в грузу" и 53 прогона для состояния "в балласте". Опыты проводились для скорости буксировки модели V = 0, а также для ряда скоростей в диапазоне V = (3,2+5,2) м/с. Диапазон длин волн в бассейне составил X = (810 + 3600) мм, что в пересчёте на натуру составляет к = (40 - 180) м. Высота волн в пересчёте на натуру изменялась в пределах h = (2,08 +5,70)м. Однако длины волн свыше 2800 мм пришлось исключить из эксперимента, так как по условиям бассейна эти волны получались с существенно заниженной высотой. В остальном же диапазоне длин высота волны удовлетворительно соответствовала теоретической, определяемой в программе по формуле Цимермана:
/¡ = 0,17-А 0,75 .
В процессе опытов велась непрерывная запись в компьютер величин вертикальных перемещений и дифферента модели, а также вертикальных смещений датчика волны (поплавка), перемещающегося вместе с тележкой и расположенного на расстоянии 480мм от носового перпендикуляра модели. Частота опроса датчиков составила 8 Гц, что для измерения указанных величии удовлетворительно; Полученные экспериментальные данные подвергались статистической обработке, по результатам которой за искомые амплитуды принимались средние величины размахов соответствующих перемещений. Полученные таким образом амплитуды килевой качки оказались близкими получаемым по программе "ПРОКС" (рис. 1).
Амплитудно-частотные характеристики вертикальной качки, получаемые по рассматриваемой методике, также имеют существенные отличия от результатов RA VIZ (рис. 2). В этом случае экспериментальные данные не подтверждают однозначно ни одну методику. Так, например, эксперимент не даёт такого резкого резонанса вертикальной качки в области коротких волн, как используемая методика. Однако нужно отметить, что по условиям эксперимента, к сожалению, не удалось добиться высокой регулярности создаваемой волнопродуктором волны именно в этой области длин волн; а, следовательно, реальные значения амплитуд здесь должны быть выше, чем полученные экспериментально. Но, в то же время, экспериментальные величины амплитуд вертикальной качки в этой области остаются выше, чем те, что даёт расчёт по RAVIZ.
Для состояния "в балласте" результаты расчёта по двум методикам также обнаруживают значительные различия (рис. 3 и 4). В табл. 1 и 2 сопоставляются результаты расчёта по двум программам и экспериментальные данные для случая судна "в
1 См. статью Малых Н.В. "Определение кинематических характеристик движения носовой оконечности и положения судна на волнении по программе "ПРОКС" в этом же сборнике.
балласте", движущегося с некоторой скоростью навстречу волнению. И здесь, для амплитуд килевой качки в большинстве случаев разница "RAVIZ-эксперимент" больше разницы "ПРОКС-эксперимент". Амплитуды же вертикальной качки в области длинных волн X / L > 1,20 по RAVIZ получаются ближе к экспериментальным, но эта область длин волн не представляет интереса в данном случае, так как суда смешанного плавания имеют жёсткое ограничение по высоте расчётной волны. В области же коротких волн ПРОКС даёт лучшие результаты.
Рис. I. АЧХ килевой качки VFц = 4JAI ■ X! 7.Пг0 (* - эксперимент,----расчёт по RAVIZ)
для скорости V = 0 и курсового угла ф = 180°; состояние "в грузу'
О . -750АК"
г / / / / / /
f \ 7 / / / [ / /
/ 4 ......./ \ / /
1" / Уу 7
г- - —^
0.25 □. 50 О. "75 l.OO 1.25 1 . SO 1 . 2.0Q ^
/ L
Рис. 2. АЧХ вертикальной качки = / г0 (х - эксперимент,---расчёт по RAVIZ)
для скорости V = 0 и курсового угла q> = 180°; состояние "в грузу"
/ / / / ( /
f \ / / / . / 7 /
/ с - _ / ^ ! / и /
О.25 О.ЗО 0-73 1.00 1.25 1.50 1.75 2.ОО
Рис. 3. АЧХ вертикальной качки £м = £ / Г0 (х - эксперимент,---расчёт по КД\'17.)
для скорости V = 0 и курсового угла ф = 180°; состояние "в балласте"
1.OOQAKP
Рис. 4. АЧХ килевой качки Т ц = -ХИтСГ^ (х - эксперимент, ----расчёт по RAVIZ)
для скорости V = 0 и курсового угла ф = 180°; состояние "в балласте"
Таблица 1
Величины относительных амплитуд вертикальных перемещении судна проекта 19620 "« балласте" при продольной качке
Относительная длина волны УЬ Скорость судна V, м/с См по ПРОКС См по ЯЛУ17, С.« по эксп-ту Разница ЯАУЕ-эксп-т, % Разница ПРОКС-эксп-т, %
1,41 3,20 0,214 0,850 0,468 82 118
1,22 3,40 0,207 0,350 0,325 8 57
0,97 4,05 0,449 0,042 0,137 226 227
0,77 4,12 0,532 0,036 0,165 358 285
0,60 4,12 0,304 0,024 0,138 475 120
1,41 4,19 0,248 0,650 0,437 49 76
1,09 4,19 0,358 0,140 0,358 156 0
1,13 4,19 0,321 0,180 0,196 9 64
0,65 4,19 0,387 0,031 0,255 723 52
0,69 4,19 0,455 0,035 0,152 334 199
1,32 4,19 0,241 0,460 0,199 131 21
1,26 4,26 0,263 0,350 0,343 2 30
1,58 4,33 0,322 1,10 0,734 50 128
1,15 4,83 0,361 0,180 0,231 28 56
0,88 5,25 0,525 0,006 0,143 2230 267
Таблица 2
Величины относительных амплитуд углов дифферента судна при продольной качке
Относительная длина волны УЬ Скорость судна V, м/с ¥ по ПРОКС Т 1 м по К ЛУК по эксп-ту Разница ЯАУК-эксп-т, % Разница ПРОКС-эксп-т, %
1,41 3,20 0,823 0,751 0,637 18 29
1,22 3,40 0,674 0,390 0,492 21 37
0,97 4,05 0,361 0,129 0,389 67 7
0,77 4,12 0,070 0,020 0,163 88 57
0,60 4,12 0,123 0,008 0,066 88 86
1,41 4,19 0,839 0,582 0,728 20 15
1,09 4,19 0,533 0,203 0,590 66 10
1,13 4,19 0,590 0,241 0,465 48 27
0,65 4,19 0,090 0,013 0,102 87 12
0,69 4,19 0,060 0,009 0,095 90 37
1,32 4,19 0,764 0,457 0,515 11 48
1,26 4,26 0,711 0,369 0,643 43 11
1,58 4,33 0,764 0,883 0,912 3 16
1,15 4,83 0,598 0,230 0,475 52 26
0,88 5,25 0,209 0,059 0,207 71 9
В заключении нужно сказать, что дальнейшие эксперименты на моделях судов различных проектов, сопоставление их результатов с расчётом по предлагаемому комплексу "ПРОКС" и всесторонний анализ является единственным путём решения вопроса о применимости данной методики к расчёту характеристик продольной качки судов.
Список литературы
[1] Короткин Я.И., Рабинович О.Н., Ростовцев Д.М. Волновые нагрузки корпуса судна. - Л.: Судостроение, 1987. - 234 с.
[2] Raff A. Program SCORES - ship structural response in waves//SSC-230, 1972.
NOTES ON PITCHING AND HEAVING SHIP "RIVER-SEA" TYPE
N. V. Malikh
Author analyzes methods of calculation pitching and heaving parameters of a ship in regular waves. These methods don't give correct results to "river-sea " ships. Also the account contains results of ship model test.
УДК 629.12.073.243.4
Н. В. Малых, аспирант, Б ГА ВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова. 5.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИЖЕНИЯ НОСОВОЙ ОКОНЕЧНОСТИ И ПОЛОЖЕНИЯ СУДНА НА ВОЛНЕНИИ ПО ПРОГРАММЕ "ПРОКС"
Приводится описание авторской программы по расчёту параметров качки и кинематических характеристик судна на регулярном волнении (структура программы, основные теоретические зависимости, номенклатура входных и выходных данных).
Параметры вертикальной и килевой качки судна непосредственно влияют на величины волновых вертикальных перерезывающих сил и изгибающих моментов в сечениях корпуса, поскольку выражения для погонной вертикальной волновой нагрузки содержит слагаемые, пропорциональные ускорениям, скоростям и перемещениям при качке.
Условия возникновения слеминга и заливаемости, интенсивность и величина нестационарных динамических нагрузок при бортовом и днищевом слеминге и при заливании палубы также зависят от параметров продольной и, особенно, килевой качки.
Большой объём вычислительных работ, необходимых для определения величин амплитуд и фазовых углов качки судна в большом диапазоне частот (длин волн) набегающего регулярного волнения, скоростей хода судна и его курсовых углов, делает обоснованным и даже необходимым применение для этих целей ЭВМ.
В связи с этим автором была создана программа "ПРОКС" по расчёту амплитуд килевой и вертикальной качки, а также кинематических параметров носовой оконечности: относительных вертикальных перемещений и скоростей этих перемещений для заданного числа поперечных сечений носовой оконечности.
Основой программы является решение системы уравнений продольной качки судна, движущегося с некоторой скоростью под произвольным курсовым углом к волне, в общем виде с учётом взаимного влияния вертикальной и килевой качки [1, 2, 3]:
