Влияние мелководья и кромок фарватера на управляемость водоизмещающих судов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.19, кандидат технических наук Черепанов, Юрий Николаевич

• Черепанов, Юрий Николаевич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Черепанов, Юрий Николаевич

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ. 2

ВВЕДЕНИЕ. 7

1. (ОБЗОРНЫЙ АНАЛИЗ) СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ МЕЛКОВОДЬЯ НА ХОДКОСТЬ И УПРАВЛЯЕМОСТЬ СУДОВ. 12

1.1 Влияние мелководья на ходкость судов. 12

1.1.1 Влияние мелководья на сопротивление воды движению судов. 12

1.1.2 Влияние мелководья на просадку судов. 14

1.1.3 Влияние мелководья на пропульсивные качества судов 15

1.1.4 Влияние мелководья на инерционные качества судов. 23

1.2 Влияние мелководья на управляемость судов. 24

1.2.1 Влияние мелководья на устойчивость судна на курсе. 24

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МЕЛКОВОДЬЯ НА ХОДКОСТЬ И УПРАВЛЯЕМОСТЬ СУДОВ. 30

2.1 Экспериментальная база комплекса гидродинамики судна НГАВТ. 30

2.2 Исследование гидродинамических корпусных характеристик судна в условиях стеснённого фарватера. 37

2.2.1 Конструирование методик расчёта гидродинамических корпусных усилий. 37

2.2.2 Испытание несамоходной модели в и циркулярном и прямом бассейнах на глубокой воде и ровном мелководье. 53

2.2.3 Экспериментальные исследования неровности фарватера на ходкость и управляемость судов. 57

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК УЧЕТА ВЛИЯНИЯ МЕЛКОВОДЬЯ

НА ХОДКОСТЬ И УПРАВЛЯЕМОСТЬ СУДОВ. 62

3.1 Влияние мелководья на гидродинамические корпусные характеристики судна. 62

3.1.1 Влияние мелководья и кромок фарватера на сопротивление воды движению судна. 62

3.1.2 Влияние мелководья на корпусные характеристики судна. 65

3.2 Влияние неровности фарватера на гидродинамические корпусные характеристики судна. 74

4. РАЗРАБОТКА УТОЧНЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

ДВИЖЕНИЯ СУДНА ПО МЕЛКОВОДНОМУ ФАРВАТЕРУ.76

4.1 Расчётный вид математической модели движения судна.76

4.2. Маневрирование судна на ровном мелководье.80

4.3 Результаты систематических расчётов движения судов на мелководье.85

4.4 Рекомендации судоводителям при движении по мелководным участкам, перекатам вблизи берегов и стенок каналов внутренних водных путей.93

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация водного транспорта, судовождение», Черепанов, Юрий Николаевич

Основные выводы и рекомендации.

Представленная диссертационная работа выполнена для повышения безопасности плавания водоизмещающих судов на внутренних водных путях, в частности для оказания помощи судоводителям при управлении водо-измещающими судами в условиях мелководья, на перекатах и кромок фарватера.

Основными результатами выполненной работы автор считает следующее:

1. Проведён анализ современных методов и результатов исследования влияния мелководья на ходкость и управляемость судов, который показал недостатки исследований при движении судов. Сделан вывод о необходимости создания уточнённого метода расчёта влияния мелководья на ходкость и управляемость судов, для полного учёта влияния всех гидродинамических составляющих корпусных усилий при движении судов.

2. Проведены систематические испытания модели судна на ровном и неровном мелководье, методом нулевого момента. Для этого была использована модель сухогрузного теплохода смешанного плавания пр. 1743 «Омский».

3. Разработана методика определения влияния ровного мелководья на гидродинамические характеристики водоизмещающих судов.

4. Создана математическая модель, наиболее реально и физически обоснованно описывающая параметры маневрирования судов в различных условиях их эксплуатации, при прохождении мелководных участков и кромок фарватера.

5. Проведены расчёты по описанию «эффекта глубокой воды» или иначе «эффекта отрыскивания от мели» при движении водоизмещающих судов на неровном мелководье и мелководном канале.

6. Разработаны рекомендации для судоводителей по выбору режимов движения судна с целью избежать проявления эффекта отрыскивания от мели, потери управляемости и к его навалу на противоположный берег, а также движения судна на мелководье и перекатах ВВП.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Черепанов, Юрий Николаевич, 2012 год

1. Алферьев М.Я. Ходкость и управляемость судов / М.Я. Алферьев, В.Н. Анфимов, В.Г. Павленко. М.: Транспорт, 1967. - 344 с.

2. Анфимов В.Н. Судовые тяговые расчеты / Г.И. Ваганов, В.Г. Павленко. М.: Транспорт, 1978. - 216 с.

3. Басин A.M. Ходкость и управляемость судов / A.M. Басин и др. М.: Транспорт, 1977. - 456 с.

4. Басин A.M. Теория устойчивости на курсе и поворотливости судна / A.M. Басин. Л.-М.: Гостехиздат, 1949.-228 с.

5. Басин A.M. Гидродинамика судовна мелководье / A.M. Басин, И.О. Ве-ледницкий, А.Г. Ляховицкий. Л.: Судостроение, 1976. - 320 с.

6. Басин A.M. Руководство по расчету и проектированию гребных винтов судов внутреннего плавания / A.M. Басин, Е.И. Степанюк. Л.: Транспорт, 1977.-272 с.

7. Баскин A.C. Расчет проходной осадки при плавании на мелководье /A.C. Баскин // Мор.трансп.Сер.: Безопасность мореплавания / Экспресс-информация В/О «Мортехинформреклама»,. 1984. - вып. 5 (165). - С. 13-18.

8. Васьков A.C. Выбор Безопасных глубин при плавании судна на мелководье / A.C. Васьков. Морской транспорт. Сер. Безопасность мореплавания / Экспресс-информация В/О «Мортехинформреклама». - 1983. -вып. 2 (152).-С. 18-23.

9. Войткунский Я.И. Справочник по теории корабля / Я.И. Войткунский, Р.Я. Першиц, И.А. Титов. -Л.: Судпромгиз, 1960. 688 с.

10. Вьюгов В.В. Экспериментальное исследование влияния стесненности русла на гидродинамические характеристики речных судов // Тр. НИИВТ. 1976. - Вып. 105. -С. 11- 82.

11. Вьюгов В.В. Эффективность носовых рулей на мелководье / В.В. Вьюгов // Тр. НИИВТ. 1978.- Вып. 132. - С. 25-28.

12. Вьюгов В.В., Экспериментальное исследование гидродинамических характеристик речных судов в мелководном канале /В.В. Вьюгов, В.Г. Павленко. Л.: НТО СП «Экспериментальная гидродинамика судна». -1980.-Вып. 322.-С. 25-26.

13. Вьюгов В.В Управляемость водоизмещающих речных судов /В.В. Вьюгов. Новосибирск: Изд-во НГАВТ, 1999. - 261 с.

14. Вьюгов В.В., Влияние мелководья на управляемость судов / В.В. Вьюгов, Ю.Н. Черепанов // Материалы науч.-практ. конф. НГАВТ. Новосибирск, 2002. - С. 4 - 5.

15. Вьюгов В.В. Исследование гидродинамических характеристик судна в циркуляционном бассейне на мелководье/ В.В. Вьюгов, А.Ю. Кононен-ко, Ю.Н. Черепанов // Судовождение-2002 / Сб. научн. тр. НГАВТ. Новосибирск, 2002. - С. 110-114.

16. Вьюгов В.В., Исследование плеча зарыскивания на модели судна в прямом и циркуляционном бассейнах / В.В. Вьюгов, Ю.Н. Черепанов // Материалы конф. науч.-техн. работников вузов и предприятий. НГАВТ. -Новосибирск, 2003. Ч. 2. С.9-10.

17. Вьюгов В.В., Предварительные результаты испытаний модели судна в циркуляционном бассейне на крайнем мелководье / В.В. Вьюгов, Ю.Н. Черепанов // Судовождение-2002 / Сб. научн. тр. НГАВТ. Новосибирск, 2002. - С. 67 - 72.

18. Вьюгов В.В. Экспериментальное исследование гидродинамических усилий на корпусе судна на мелководье в опытовых бассейнах НГАВТ / В.В. Вьюгов, А. Ю. Кононенко, Ю.Н. Черепанов // Материалы научн.-техн. конф. НГАВТ. Новосибирск, 2003. Ч. 2. - С. 16-17.

19. Вьюгов В.В. Исследование судов в условиях неровного мелководья / В.В. Вьюгов, Ю.Н. Черепанов //Сб. трудов «К 200-летию со дня рождения Вильяма Фруда». НГАВТ. Новосибирск, 2011.

20. Вьюгов В.В. Исследование судов в условиях неровного мелководья / В.В. Вьюгов, Ю.Н. Черепанов // Сборник научных трудов «К 200-летию со дня рождения Вильяма Фруда». НГАВТ. Новосибирск, - 2011. - С. 174-175.

21. Гордеев О.И. Основы научных исследований / О.И. Гордеев. НГАВТ, 1991.-223 с.

22. Гордеев О.И. Математическое моделирование движения речных судов для судоводительских тренажеров / О.И. Гордеев. НГАВТ, - 1996. -178 с.

23. Гофман А.Д. Теория и расчет поворотливости судна / А.Д. Гофман. Л.: Судостроение, 1971. - 298 с.

24. Гофман А.Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна / А.Д. Гофман. Л.: Судостроение, 1988. - 360 с.

25. Гофман А.Д. Исследования гидродинамических характеристик грузовых судов на глубокой и мелкой воде / А.Д. Гофман, В.И. Коган. Л.: Труды ЛИВТ, вып. 118, 1968. - с. 50 - 59.

26. Гофман А.Д. Основы теории управляемости судна / А.Д. Гофман. -СПГУВ, 1999. -99 с.

27. Зачесов В.П. Транспортное использование малых рек Сибири / В.П. Зачёсов. М.: Транспорт, - 1985. - 94 с.

28. Иванов Н.В. Влияние мелководья на ходкость крупнотоннажных судов / Н.В. Иванов. Л.: Судостроение. - 1989. - № 5. - С. 11 - 12.

29. Коваленко Д.Н. Определение безопасной ширины канала / Д.Н. Коваленко. Одесса: ОВИМУ. - Рус. В/О Мортехинформреклама», 1983. - № 201. М.ф. - С. 1 - 18.

30. Ковалев А.П. К вопросу о проседании судна на мелководье и в канале / А.П. Ковалёв //. Мор. Трансп. Сер.: Безопасность мореплавания / Экспресс-информация В/О «Мортехинформреклама». 1984. - Вып. 5 (165). -С. 19-22.

31. Короткин А.И. Присоединенные массы судна / А.И. Короткин. Л.: Судостроение, 1986. - 312 с.

32. Коротков С.Н. Повышение безопасности плавания судов и составов по ограниченным фарватерам / С.Н. Короткин // Автореф. дисс. докт. техн. наук. Н. Новгород, 1995. - 36. с.

33. Солдатов В.И. Комментарии к правилам плавания по внутренним водным путям Российской Федерации / В.И. Солдатов, С.Н. Глоденис, В.В. Немцов. Новосибирск: НГАВТ, -2007.

34. Коханов Э.В. Исследование просадки судов, движущихся по мелководному фарватеру / Э.В. Коханов, А.И. Лабин // Теор. и практ. модерниз. судов /ОИИМФ. М.: ЦРИА «Морфлот», 1981. - С. 15 - 21.

35. Крылов А.Н. Теория корабля / А.Н. Крылов. -М.: АН СССР. 1948. - 284 с.

36. Кузьмеико Ю.Н. Исследование управляемости многозвенных изгибаемых составов / Ю.Н. Кузьменко // Автореф. дисс. канд. техн. наук. -Горький, 1973. 30 с.

37. Лебедев О.Ю. Гидродинамические аспекты математической модели судоводительского тренажера /О.Ю. Лебедев // Автореф. дисс. канд. техн. наук. Новосибирск, 2001. 36 с.

38. Носыхин В.К. Плавание на мелководье / В.К. Носыхин. -Морской флот, 1975.-М9.-С. 28-29.

39. Наставление по штурманской службе на судах МПФ РСФСР (НШСМ-86) Л.: Транспорт, 1987. - 144 с.

40. Отчет ГИИВТ. Комплексные натурные испытания управляемости головных судов. Горький, 1988. - 157 с.

41. Павленко Г.Е. Сопротивление воды движению судов / Г.Е. Павленко. -М.: Морской транспорт, 1956. - 506 с.

42. Павленко В.Г. Универсальные характеристики управляемости судов внутреннего плавания / В.Г. Павленко // Тр. НИИВТ. 1978. - Вып. 115.-С. 3-32.

43. Павленко В.Г. Ходкость и управляемость судов / В.Г. Павленко, В.Ф. Бавин и др. М.: Транспорт, 1991. 400 с.

44. Павленко В.Г. Маневренные качества речных судов / В.Г. Павленко. -М.: Транспорт, 1979. 184 с.

45. Павленко В.Г. Математические методы обработки экспериментальных данных / В.Г. Павленко, О. И. Гордеев. Новосибирск, 1972. - 138 с.

46. Павленко В.Г. Основы механики жидкости / В.Г. Павленко. Л.: Судостроение, 1988. - 239 с.

47. Павленко В.Г. О закономерностях распределения глубин равнинных рек / В.Г. Павленко // Тр. НИИВТ «гидромеханика судна и судовождение». -1980. -Вып. 152. -С. 7-20.

48. Павленко В.Г. Об аналитическом сращивании эмпирических зависимостей / В.Г. Павленко // Тр. НИИВТ «Совершенствование гидродинамических качеств судов». 1993. - С.74-76.

49. Першиц Р.Я. Управляемость и управление судном / Р.Я. Першиц. Д.: Судостроение, 1983. - 272 с.

50. Поданев Ф.И., Особенности прохода и движения судов в условиях мелководья и ограниченного фарватера / Ф.И. Поданев, В.П. Шувалов // В кн. Судовождение и связь (Тр. ЦНИИМФ). М.: Транспорт, 1980. - Вып. 256.-С. 31-42.

51. Полунин A.M. Исследование безопасности движения речных судов на ограниченных глубинах / A.M. Полунин // Автор, канд. дисс. -Горький: ГИИВТ, 1964. -24 с.

52. Соболев Г.В. Управляемость корабля / Г.В. Соболев. Изд-во ЖИ, 1959.-227 с.

53. Соларев Н.Ф. Безопасность маневрирования речных судов и составов / Н.Ф. Соларев, М.: Транспорт, 1980. - 215 с.

54. Справочник по теории корабля / под. ред. Я.И. Войткунского. Л.: Судостроение, Т. 1, - 768 с.• 60. Справочник по теории корабля / под. ред. Я.И. Войткунского. JL: Судостроение, Т. 2, 440 с.

55. Справочник по теории корабля / под. ред. Я.И. Войткунского. Д.: Судостроение, Т. 3, - 544. с.

56. Старобинский В.Б. Анализ результатов испытаний масштабной серии речного судна на мелководье / В.Б. Старобинский // Вопросы гидродинамики, прочности и проектирование судов речного флота. Д.: 1989. -С. 121-126.

57. Страшко А.Н. Влияние мелководья на прямолинейное движение судна при действии ветра / А.Н. Страшко. Ж. «Судостроение», 1987. - № 10. -С. 7-9.

58. Сутуло C.B. Об устойчивости неустановившегося движения водоизме-щающего судна /C.B. Сутоло // Л. Средства и методы повышения мореходных качеств судов. 1989. - С. 48-53.

59. Томсон П.В. Учет изменения осадки гидрографического судна / П.В. Томсон // Записки по гидрографии. 1979.- № 203. - С. 19-22.

60. Тумашик АП. Расчёт гидродинамических характеристик судна при и маневрировании / А.П. Тумашик. Ж. «Судостроение». 1978.- №5. - С. 18-20.

61. Федяевский К.К. Управляемость корабля / К.К. Федяевский, Г.В Соболев. Д.: Судпромгиз, 1963. - 376 с.

62. Шанчуров П.Н. Управление судами и составами / П.Н. Шанчуров, Н.Ф. Соларев, И.А. Щепетов.- М.: Транспорт, 1971. 352 с.

63. Черепанов Ю.Н. Экспериментальное исследование гидродинамических усилий на корпусе судна в прямом опытовом бассейне / Ю.Н. Черепанов

64. Судовождение-2006 / Сб. научн. тр. НГАВТ. Новосибирск, 2006. - С. 126-128.

65. Черепанов Ю.Н. Экспериментальное исследование влияния мелководья на абсциссу главного вектора гидродинамических корпусных сил судна / Ю.Н. Черепанов // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск, 2008. - С. 132-133.

66. Черепанов Ю.Н. Экспериментальное исследование влияния гидродинамических корпусных сил / Ю.Н. Черепанов // Сибирский научный вестник X. Новосибирск, 2007. - С.

67. Черепанов Ю.Н. Экспериментальное исследование гидродинамических усилий на корпусе судна / Ю.Н. Черепанов // Материалы научн.-техн. конф. НГАВТ: Новосибирск, 2007. Ч. 2. - С. 13-14.

68. Черепанов Ю.Н. О влиянии мелководья на управление судном / Ю.Н. Черепанов // Материалы научн.-техн. конф. проф.-препод. состава НГАВТ. «Водный транспорт России вчера, сегодня, завтра». Новосибирск. - 2009. - С. 174-175.

69. Черепанов Ю.Н. Влияние неровности фарватера на гидродинамические корпусные характеристики судна / Ю.Н. Черепанов // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока №1.- Новосибирск. 2010. -С. 128-130.

70. Grollins W. Reachionen des Sihiffesfur Maschinenmanover bii begrenzen Wasser. «Z. Binnenschiffart und Wasserstrom». 1973.№l,12-16.S.21-23.

71. Horre K.G. Scale effects bei bescherncter Wassertife. «Schiff und Hafen». 1974. № 5. S. 425-427.

72. Kleiman D. Der Finflus bescherncter Wassertife. «Schiffbauforschung». 1986. № 2.-S: 79-90.

73. Miyazawa M. Hydrodinamyc design of füll scip for ehallow water servis // I MAEM 87: 4th Int. Congr. Varna, May, 1987. Vol. / Int. Mar. Assos. East Mediter.- Varna, 1987. S. 3/1-3/8.

74. Mutzke Andreas. Untersuching des Einflusses von Tifgang.- «Schiffbauforschung», № 3. 1990. S. 122-130.

75. Schonknecht Rolf, Gewiese Armin. Auf Flüssen und Kanalen. Transpress, Berlin. 1988.-276s.