Совершенствование системы экспертной оценки ходкости глиссирующих судов (стр. 1 )

Для заказа доставки работы

воспользуйтесь поиском на сайте http://www. /search. html

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КОРАБЛЕСТРОЕНИЯ

имени адмирала Макарова

На правах рукописи

ЛЕ КУОК ВАН

УДК 629.5.015.22:629.574

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭКСПЕРТНОЙ ОЦЕНКИ ХОДКОСТИ ГЛИССИРУЮЩИХ СУДОВ

Специальность 05.08.03 – Конструирование и постройка судов

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук

Научный руководитель

Юрий Михайлович Король

Кандидат технических наук, доцент

Перший примірник дисертації

ідентичний за змістом

з іншими примірниками.

Учений секретар спеціалізованої

вченої ради Д 38.060.02

д. т.н, професор Л. І. Коростильов

Николаев – 2013 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ……………………….....4

ВВЕДЕНИЕ……………………….……………………….………………………5

РАЗДЕЛ 1. СИСТЕМА ЭКСПЕРТНОЙ ОЦЕНКИ ХОДКОСТИ ГЛИССИРУЮЩИХ СУДОВ. СОСТОЯНИЕ И ЗАДАЧИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ …………………………………………………….14

1.1. Проблема береговой охраны государства и потребность Вьетнама в проектировании глиссирующих судов…..………………………….. 14

1.2. Особенности режима глиссирования………………………….......16

1.3. Современные способы обеспечения глиссирующего режима движения судна……………………..…………………………………... 19

1.3.1. Особенности формы обводов современных глиссирующих судов ………………………………………..…..20

1.3.2. Вспомогательные элементы и устройства, способствующие повышению мореходных качеств глиссирующих судов …………………………………………… 28

1.4. Состав и назначение системы экспертной оценки ходкости глиссирующих судов………………………………………..……….…. 33

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

1.5. Постановка задач исследования…………………………….…...... 41

1.6. Краткий обзор литературы по теме исследования………………. 42

Выводы по разделу 1…….……………….………………….………… 48

РАЗДЕЛ 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДЫ ДВИЖЕНИЮ ГЛИССИРУЮЩИХ СУДОВ …50

2.1. Формулировка задач процесса глиссирования ………………….50

2.2. Метод множественной оценки характеристик ходкости глиссирующих судов………………..................………………………..58

2.3. Метод определения сопротивления воды движению глиссирующих судов на основе использования CFD-технологий..… 66

Выводы по разделу 2…….………….………………….………………82

РАЗДЕЛ 3. ВЕРИФИКАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МОДЕЛЕЙ ВЫЧИСЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДЫ ДВИЖЕНИЮ ГЛИССИРУЮЩИХ СУДОВ……………………………………...………….. 83

3.1. Общие положения……...………………….………………….…... 83

3.2. Оценка точности разработанных методов экспресс-оценки ходкости глиссирующих судов ………………..…………………….... 85

3.3. Оценка точности метода определения сопротивления воды движению глиссирующих судов на основе использования CFD-технологий…………….………………………………………................95

Выводы по разделу 3…….….……….………………………………...101

РАЗДЕЛ 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭКСПЕРТНОЙ ОЦЕНКИ ХОДКОСТИ В ЗАДАЧАХ ОПТИМИЗАЦИИ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГЛИССИРУЮЩИХ СУДОВ……………………………………...…………..103

4.1. Общие сведения …………………………………………………..103

4.2. Поиск оптимального положения центровки ГС по разработанной методике ……………………………..…………………………………110

4.3. Исследование влияния высоты интерцептора на сопротивление воды движению глиссирующих судов ……………………………….118

4.4. Расчет сопротивления движению глиссирующих судов нетрадиционной формы с применением разработанной методики..124

4.5. Экспертная оценка ходовых характеристик проекта 1100 “Marlin”………………………………………………………………….129

Выводы по разделу 4…….………….………………………………....134

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………….……………………….…………………….137

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. ………………………... 140

Программа для численной реализации расчета сопротивления по методу Клемента–Поупа …………………………………………..……….151

Программа для численной реализации расчета сопротивления по методу Клемента–Блаунта…………............................................................ 190

АКТЫ О ВНЕДРЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ……….229

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ГС – Глиссирующее судно

МКО – Метод конечных объемов

НУК – Национальный университет кораблестроения имени адмирала Макарова

ЦНИИ – Центральный научно – исследовательский институт

США – Соединенные Штаты Америки

ЭВМ – Электронная вычислительная машина

CAE – Computer-aided engineering (системы автоматизации инженерных расчётов)

CFD – Computational fluid dynamics (Вычислительная гидродинамика)

CFL – Courant–Friedrichs–Lewy (Число Куранта – Фридрихса – Леви)

DTMB – David Taylor Model Basin (Опытовый бассейн по имени Давида Тейлора)

ITTC – International Towing Tank Conference (Международная конференция по буксировке судов)

OpenFOAM – Open Field Operation and Manipulation (Открытое программное обеспечение для моделирования сложных течений)

NURBS – Non-Uniform Rational B-Splines (Неоднородный рациональный B-сплайн).

ВВЕДЕНИЕ

Глиссирующие суда (ГС) имеют специфические остроскулые формообразования и могут двигаться в трех режимах – плавании, переходном и глиссировании. В процессе движения происходят существенные изменения, как параметров посадки, так и площади смоченной поверхности. Для того чтобы в современных условиях ГС оставались наиболее эффективным средством выполнения своих операций при достаточно большой скорости движения, роль проектирования и оценки ходкости особенно велика, так как уже на начальных стадиях проектирования, за счет оптимального выбора главных параметров проекта можно сэкономить значительные средства на их создание и обслуживание. При создании новых проектов глиссирующих судов, а также оценки ходкости уже существующих проектов с целью повышения их ходовых и маневренных характеристик путем установки вспомогательных элементов выполняется оценка их ходовых качеств с помощью системы экспертной оценки ходкости. Экспертной называют полностью или частично автоматизированную систему, способную оказывать помощь специалисту-эксперту в разрешении проблемных ситуаций. Как правило, экспертные системы включают в себя базы знаний, представляющие собой совокупность фактов и правил в той предметной области, для которой предназначена данная система.

До недавнего времени, оценка ходкости ГС выполнялась с помощью инженерных методов расчета ходкости и физического эксперимента в опытовом бассейне, а также их комбинации. Инженерные методы расчета, разработанные на основании экспериментальных и теоретических исследований, дают результаты с требуемой точностью только для некоторых простых форм обводов ГС и в пределах применимости расчетного метода. Для большинства ГС, имеющих значительно более сложную форму обводов, применение указанных методов чаще всего приведет к непрогнозируемым погрешностям. Значительный вклад в развитие теоретических основ и инженерных внесли ведущие отечественные ученые, такие как С. А. Чаплыгин, Г. Е. Павленко, Л. И. Седов, Н. С. Володин, Я. И. Войткунский, Р. Е. Алексеев, И. Т. Егоров, М. М. Буньков, Ю. М. Садовников и другие. Зарубежные ученые также интенсивно занимались этими проблемами, среди них, такие как Shuford Charles, Wagner Herbert, Sottorf, Korvin–Kroukovsky, Pierson John, Daniel Savitsky и другие.

В связи с высокой стоимостью и продолжительностью модельные испытания в настоящее время, как правило, выполняются для 1 – 2 вариантов проектируемого судна с целью подтверждения проектных решений, полученных другими способами. Кроме этого, при определении силы сопротивления воды движению ГС экспериментальным методом возникает ряд проблем, к которым можно отнести: 1) сложность оценки влияния силы сопротивления трения на величину полного сопротивления судна вследствие изменения площади смоченной поверхности судна при его движении, а также трудность экспериментального определения величины смоченной поверхности на ходу судна; 2) брызговое сопротивление в опытовом бассейне вообще не моделируется, а между тем оно может достигать 10-15% полного сопротивления.

Поэтому даже проведение дорогостоящих модельных экспериментов тоже может давать ответы, погрешности которых выходят из диапазона допустимости.

С появлением быстродействующих ЭВМ стало возможным применять другой подход – вычислительный. Несмотря на то что, физический эксперимент и разработанные методы расчета по-прежнему играют очень важную роль, в процессе проектирования и оценки ходкости ГС отчетливо проявляется тенденция к все более широкому использованию вычислительного подхода. Если раньше основное внимание уделялось работе в опытовых бассейнах или в аэродинамических трубах, то в последнее время все больше средств вкладывается в лаборатории вычислительной гидродинамики. Растет количество новых проектов судов, для которых оценка ходовых качеств выполняется с помощью вычислительной гидродинамики (CFD) (иногда при этом даже не выполняются модельные испытания) свидетельствует о доверии к CFD технологии и о новой тенденции в процессе разработки новых конкурентоспособных проектов судов. Кроме возможности рассчитывать и исследовать сопротивление воды движению ГС различных формообразований, CFD-технология еще позволяет моделировать динамику глиссирования (зависимость угла ходового дифферента, уровня всплытия – погружения судна от скорости его движения во времени). Для этого необходимо методами вычислительной гидродинамики решать общие уравнения движения ГС и уравнения гидродинамики совместно. Однако необходимо отметить что, в доступных источниках эта методика еще недостаточно разработана. В связи с этим, актуальность темы определяется:

- потребностью Вьетнама и Украины в пополнении и обновлении устаревшего быстроходного прибрежного флота;

- необходимостью расширения базы знаний для экспересс-оценки ходкости ГС на начальных стадиях проектирования;

- необходимостью повышения точности методов оценки ходкости ГС с серийными обводами на начальных этапах проектирования;

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4

Основные порталы (построено редакторами)