CC BY
83
а) диаграмма направленности, полученная в расчетах; б) диаграмма направленности, полученная а эксперименте
Рисунок 6 - Диаграмма направленности линзовой антенны. Излучатель находиться у границы
сферической оболочки
В ходе эксперимента было доказано, что при смещение излучателя к границам сферической оболочки, диаграмма направленности сужается, и уменьшаются боковые лепестки, что качественно совпадает с теоретическими методами нахождения поля линзовых антенн. Погрешность измерения в основном лепестке 10 %, а в боковых 30%. Это объясняется рядом следующих причин: акустический бассейн был не полностью заглушен, малый объем акустического бассейна, несовершенство поворотной системы и крепежных конструкций, расчет проводился для безграничного, однородного пространства, что не соответствует условиям эксперимента. В расчетах не учитывалось затухание акустических волн в среде и отражение их от границ раздела двух сред, также полученные в эксперименте данные, зависят от погрешности приборов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Короченцев, В.И. Волновые задачи теории направленных и фокусирующих антенн / В. И. Короченцев —Владивосток: Изд-во Дальнаука, 1998. —192 с.
2. Короченцев, В И Некоторые возможности метода синтеза антенн в неоднородных средах / В. И. Короченцев, С. А Шевкун // Проблемы и методы разработки и эксплуатации вооружений и военной техники ВМФ: Сборник статей. Специальные вопросы прикладной гидроакустики. -Владивосток: Изд-во ТОВМИ им. С. О Макарова, 2001. - С. 173 — 175.
3. Короченцев, В. И. Расчет поля точечного излучателя, расположенного в замкнутом объеме. / Короченцев, В. И , Шевкун С. А. // Доклады IX научной школы-семинара академика Л. М.
Бреховских "Акустика океана", совмещенной с XII сессией Российского акустического общества. -М.: ГЕОС,- 2002. - С. 152-156.
Рублев В.П., Пакичев Я В., Марц А.И.
СНИЖЕНИЕ ШУМОВ ГРЕБНОГО ВИНТА ПРИ ДВИЖЕНИИ СУДНА
Гребной винт, работающий за кормой судна, увеличивает скорость обтекания его кормовой части, вследствие чего там понижается давление. Уменьшение давления в корме судна в свою очередь приводит к появлению дополнительной силы, действующей на корпус в направлении обратном движению судна и увеличивающей его сопротивление. Это дополнительное сопротивление корпуса, вызванное работающим позади него винтом, принято называть силой засасывания. Наличие силы засасывания приводит к тому, что для движения судна с некоторой скоростью гребные винты должны развивать упор, превышающий по величине тягу, необходимую для буксирования судна с той же скоростью, но без гребных винтов. Таким образом, часть упора гребного винта затрачивается на преодоление буксировочного сопротивления судна, а другая часть - на преодоление силы засасывания. Гребной винт состоит из лопастей, установленных радиально на ступице на одинаковом угловом расстоянии друг от друга. Лопасти имеют крыловой профиль и
образованы участками винтовых поверхностей. Схема действия гребного винта изображена на рис.1. Поскольку гребной винт вращается вокруг оси, приблизительно совпадающей с направлением движения судна, скорость потока, набегающего на каждый элемент его лопасти \У, складывается из двух скоростей - поступательной скорости судна Уа и вращательной скорости вокруг оси вин 1а Уг.
Рис. 1. Гребной винт (а) и схема действия сил, образующихся при его работе (б)
1 - лопасть; 2 — ступица; 3 — засасывающая поверхность лопасти;
4 - нагнетающая поверхность лопасти
Если обратиться к элементу лопасти винта (рис. 2), образованному в результате пересечения ее соосным с винтом цилиндром радиуса г, то относительная скорость этого элемента \У будет равна геометрической сумме скоростей Уа и Уг. Элемент лопасти можно рассматривать как крыло, движущееся под углом атаки а. В этом случае на элементе возникает сила У, приблизительно перпендикулярная скорости \У. Проекция этой силы на направление движения представляет собой упор Р рассматриваемого элемента, проекция силы У на плоскость вращения (Т) направлена против скорости Уг и создает относительно оси вращения момент, преодолеваемый двигателем.
Рис. 2. Проекции сил и скоростей на элемент лопасти винта
Естественно, чем больше скорость набегающего потока на элемент винта, тем больше подъемная сила У и тем больше упор Р и к.п.д. винта будет тем выше, чем большую массу жидкости он перерабатывает. На рис. 3 изображен элемент лопасти винта. Ввиду наличия вязкости реальной жидкости при движении винта происходит перетекание жидкости с нагнетающей поверхности лопасти винта (область I) на засасывающую поверхность (область 11), в результате чего происходит снижение к. и. д. винта. Дальнейшее увеличение скорости потока ведст к еще большему обтеканию элемента лопасти винта и при понижении в области засасывающей поверхности до критического давления происходит процесс кавитации на элементе лопасти винта. Т. е. ввиду того, что реальная жидкость имеет массу, а следовательно обладает инерцией, на больших скоростях жидкость не успевает перетекать в область пониженного давления и происходит разрыв сплошности жидкости.
Рис.З. Обтекание элемента лопасти винта
Кавитацией называется нарушение сплошности жидкости, сопровождающееся образованием полостей, заполненных паром и газом. Кавитация возникает в результате понижения давления, происходящего в процессе обтекания жидкостью твердых тел, движущихся с большими скоростями. Понижение давления приводит к появлению растягивающих напряжений и нарушению прочности жидкости. Кавитация не только снижает к. п. д. гребных винтов, но и может явиться причиной разрушения его лопастей. Кроме того, кавитация приводит к резкому увеличению шума, излучаемого работающим гребным винтом, к вибрации судна.
Для борьбы с кавитационным разрушением винта в ряде случаев используют так называемые противоэрозийные отверстия (рис. 4), благодаря которым появляются дополнительные пики разряжений, каверны распространяются за пределы лопасти и интенсивные эрозийные повреждения при этом устраняются. Но следует отметить, что при наличии противоэрозийных отверстий происходит дополнительное перетекание жидкости от нагнетающей поверхности, что приводит к некоторому снижению к.п.д. винта. Высокие давления, развивающиеся при захлопывании пузырьков, являются причиной не только эрозии, но и интенсивного шума, распространяющегося на большие расстояния. В ряде случаев этот шум превышает уровень шумов судна, вызванных другими причинами, включая шум механизмов. Поскольку шум возникает одновременно с появлением первых очагов кавитации и резко возрастает по мере ее развития, основным средством снижения уровня шума является всемерное отдаление начала кавитации .на лопасти винта
ш-ш.
Рис. 4. Противоэрозийные отверстия на элементе лопасти винта
Из практики мореплавания известно, что как для надводных судов, так и для надводных и подводных кораблей собственные шумы искажают акустическое поле окружающей среды и служат помехой для звуковых сигналов гидроакустических систем.
Одним из методов повышения к.п.д гребного винта и отдаления порога кавитации может служить «система отсоса пограничного слоя судна». Вполне естественно, что если установить трубу между носовой и кормовой частью внутри плавсредства (рис. 5), то вода будут перетекать из области повышенного давления в область пониженного. Таким образом, будет наблюдаться отсос пограничного слоя с носовой части судна, что приведет к снижению лобового сопротивления (в частности к снижению сопротивления формы). Условием снижения лобового сопротивления является обеспечение ламинарною течения жидкости в водоводных трубах, обеспечивающих перемещение ее с носовой в кормовую часть корабля. Итак, при отсосе пограничного слоя в носовой части движущегося плавсредства происходит частичное преобразование сопротивления формы корпуса судна в сопротивление трения, а при обеспечении ламинарного потока жидкости сопротивление трения резко убывает. При этом происходит частичный перенос массы жидкости из носовой в кормовую часть судна.
С другой стороны одной из составляющих общего сопротивления трения движущегося судна является сила засасывания, обусловленная тем, что работающий винт создает поток жидкости, движущийся в направлении, противоположном движению судна, т. е. происходит засасывание жидкости винтом. Если расположить выпускные отверстия системы в непосредственной близости от гребного винта (рис. 5), то масса жидкости, движущаяся в направлении винта вдоль корпуса судна уменьшается. Уменьшится сила засасывания и, следовательно, снизится общее сопротивление трения.
Повышение к.п.д. гребного винта. На рис.2 изображена природа образования силы упора Р гребного винта. Чем больше скорость вращения винта (чем больше скорость набегающего потока), тем больше Р. На рис. 6 изображена работа винта при наличии «системы». Из рисунка видно, что из водовыпускных отверстий на лопасти винта действует дополнительный поток жидкости, обладающий определенной скоростью, что приводит к приращению подъемной силы А¥ и к увеличению упора винта ЛР (рис.6) при воздействии потока на нагнетающую поверхность лопасти винта.
Таким образом, применение «системы» приводит к увеличению к.п.д. гребного винта. При воздействии потока жидкости на засасывающую поверхность лопасти винта, в область пониженного давления также поступает дополнительная масса жидкости, что снижает перепад давлений между засасывающей и нагнетающей поверхностью лопасти винта и, следовательно, к дальнейшему повышению к.п.д. винта.
Область
сжатия
Область засасывания
Вид А
Рис.5. Система отсоса пограничного слоя 1 > водозаборное отверстие; 2 — водовыпускные отверстия; 3 — потоки воды;
4 — гребной винт
Отдаление порога кавитации жидкости. При увеличении скорости движения судна (что обуславливается увеличением угловой скорости вращения винта) происходит увеличение скорости потока из водовыпускных отверстий При действии такого потока из водовыпускных отверстий и происходит снижение разряжения на засасывающей поверхности лопасти винта, что способствует отдалению начала развития кавитации.
В заключение следует отметить, что применение данной системы приводит к дополнительному поступлению массы жидкости в область работающего гребного винта (в частности поступление потока жидкости в зоны засасывающих поверхностей лопастей винта). А по теории идеального движителя к.п.д. движителя тем выше, чем большую массу жидкости он перерабатывает.
Таким образом, предлагаемая «система» позволяет:
- снизить лобовое сопротивление корпуса судна;
- повысить к.п.д. гребного винта;
- снизить шум, вибрацию и разрушение винта.
ЛИТЕРАТУРА
]. Греймер Л. Гидродинамика и энергетика подводных аппаратов / Пер. с англ. - Л.: Судостроение,
1978.-384 с.
2. Чугаев P.P. Гидравлика: Учебник для вузов. - 4-е изд., доп. и перераб. - Л.: Энергоиздат. Ленингр.
Отд-ние. 1982. — 672 с.
Титаев А.Б.
ИСТОРИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИНФОРМАТИКИ
В связи с тем, что интерес к информатике и информационным технологиям проявляется не только со стороны узких специалистов, но также со стороны представителей других специальностей технического и гуманитарного профилей, в этой статье дается краткая история становления этого направления науки и техники, преимущественно в России.
Как известно, информатика-это наука, изучающая все аспекты изучения, хранения, обработки и переработки информации. В англоязычных странах эта наука получила название «вычислительная наука (Computer Science)», а во франкоязычных странах в 1962 г. благодаря французскому учёному Ф. Дрейфусу появился термин «информатика» (Informatique). Он получил «права гражданства» в СССР в начале 80-х годов прошлого века, до этого в нашей стране информатика рассматривалась как «дисциплина, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также закономерности её создания, преобразования, передачи и передачи и использования в различных сферах человеческой деятельности». С этого времени содержание понятия информатика стало больше подходить к тому, что используется в США, Англии и других англоязычных странах, а термин кибернетика, до этого служивший объединяющим названием, приобрел более конкретное содержание.
В настоящее время структура информатики определилась, и, по мнению большинства российских учёных в неё входят шесть основных направлений информатики, опирающиеся на внутреннее единство решаемых в них задач и подходов к пониманию сущности информации. Это теоретическая информатика, кибернетика, искусственный интеллект, вычислительная техника, программирование и прикладная информатика [5, 6. 12]. Вместе с тем состав информатики — это три неразрывно и существенно связанные части: технические средства (hardware), программные средства (software) и алгоритмические разработки (brainware). Термин «brainware» был впервые предложен академиком А.А. Дороднициным, который особо подчёркивал особую роль алгоритмической составляющей информатики [3, 7, 14].
Принято считать [1], что основные этапы развития информатики связаны с этапами развития вычислительной техники и соответственно ставятся в следующие хронологические рамки:
1 .Домеханический — с 30—40-го тысячелетия до н.э.
2.Механический - с середины XVII в.
3.Электромеханический с 90-х годов XIX в.
4.Электронный - со второй половины 40-х годов XX в.
По существу, история информатики началась почти одновременно с историей математики и искусства вычислений, то есть с древнего Египта (около 3000 лет до н.э.). Греции (800 лет до н.э.) и Римской Империи.
То есть информатика началась тогда, когда впервые попытались механизировать так называемую умственную деятельность. Так, Пифагор (582-500г.г. до н.э.) и его последователи образовали
