Расчет мореходных качеств волнорезных катамаранов

236
kentukci
28 ноября 2020
  • 0

Формат файлов: word, doc
Расчет мореходных качеств волнорезных катамаранов
Дипломный проект 
Корпус волнорезного катамарана  Определение геометрических характеристик поперечного сечения волнорезного катамарана  Расчеты прочности

 

Цель и задачи дипломной работы - разработка алгоритма выбора главных элементов WPC- катамарана, разработка алгоритма и расчет бортовой качки, дополнительных сил и моментов, относительных перемещений, которые связаны с продольной качкой, дополнительного сопротивления воды движения судна в результате действия встречного нерегулярного волнения, а также разработка алгоритма и расчет слеминга, расчеты ходкости с применением данных модельных экспериментов и с использованием теоретических методов расчета волнового сопротивления, расчеты общей прочности, анализ освещенности при строительстве волнорезного катамарана, мероприятия относительно охраны окружающей среды.

Предмет исследования - алгоритмы определения характеристик WPC- катамаранов.

Методы исследования

Для решения задач, поставленных в работе, были использованы следующие методы и аппарат исследования:
  • методы статистического анализа;
  • методы проектирования и теории корабля;
  • программные комплексы Maxsurf, FlowVision и средства Microsoft Office.
Научная и практическая значимость дипломной работы

Научная значимость данной работы заключается в том, что в ней обобщены теоретические позиции известных авторов из проблем проектирования рассмотренного вида судна. Работ, в которых такие обобщения были бы сделаны, в процессе написания дипломного исследования, выявлено не было.

Магистерская работа посвящена решению актуальной задачи - исследование мореходных качеств волнорезного катамарана. 

Главными научными и практическими результатами работы являются:

Разработка алгоритма и расчеты бортовой качки катамарана с учетом хода, дополнительных сил и моментов, которые определяют продольную качку катамарана и связаны с периодическим входом в воду профилируемой соединительной конструкции. Был разработан алгоритм и выполнена предварительная оценка относительных перемещений, которые связаны с продольной качкой с учетом периодического входа в воду центрального моста, рассчитано дополнительное сопротивление воды движения судна в результате действия встречного нерегулярного волнения, разработан алгоритм и выполнены расчеты характеристик слеминга соединительной конструкции волноприбойного катамарана в условиях встречного нерегулярного волнения.

Основные выводы из магистерской работы

1. В первом разделе магистерской работы  были выполнены систематические расчеты соотношений главных размеров катамарана и на этой основе были найдены главные размеры парома, который проектируется.

Были выполнены расчеты остойчивости, непотопляемости и ходкости по нормативной базе и согласно данным модельных испытаний и программного комплекса FlowVision.

В качестве главного двигателя и движителя был выбран дизельный двигатель марки MTU 20V 8000 M71 и водометный движок - «Вартсила» WLD 1400 SR. При этом фактическая скорость парому составляет 35 узлов. 
Была создана трехмерная модель проектируемого судна. Построение трехмерной модели судна выполнялось в программном комплексе Rhinoceros.

2. Во втором разделе выполнена разработка алгоритма и расчеты бортовой качки катамарана с учетом хода, дополнительных сил и моментов, которые определяют продольную качку катамарана и связаны с периодическим входом в воду профилируемой соединительной конструкции.

В основном влияние хода на демпфирование проявляется, как и у однокорпусных судов, за счет формирования на ходу циркуляционной силы. В этом случае демпфирующая сила формируется на корпусах катамарана как на крыльях предельно малого удлинения. Количественно возростания демпфирования может быть заметнее, чем у однокорпусных судов. Это связано с большей суммарной шириной катамарана и соответственно с увеличенным плечом дополнительной циркуляционной силы, на котором формируется дополнительный демпфирующий момент. 

В силу того, что при входе в воду соединительной конструкции, обновляющие и инерционные силы (моменты) изменяются приблизительно в близкой пропорции, собственные частоты вертикальных и килевых колебаний при входе в воду профилируемого соединительного моста изменяются слабо.

Определяющее влияние на связанное с входом соединительного моста в воду изменение характеристик продольной качки волнорезного катамарана представляет дополнительный момент инерционной природы, связанный с градиентом присоединенных масс, и добавляет в уравнениях килевой качки к демпфирующему моменту.

Был разработан алгоритм и выполнена предварительная оценка относительных перемещений, которые связаны с продольной качкой с учетом периодического входа в воду центрального моста. Эти расчеты послужили выходными данными для расчета характеристик слеминга в данной расчетной ситуации. Дополнительный коэффициент демпфирования килевой качки, который определяется по схеме статистической линеаризации квадратичного детектора, может колебаться в достаточно широких пределах в зависимости от горизонтального и вертикального клиренсов, угла килеватости соединительного моста «центрального носа» и интенсивности волнения.

Рассчитанное дополнительное сопротивление воды движения судна в результате действия встречного нерегулярного волнения и разработанный алгоритм и выполнены расчеты характеристик слеминга соединительной конструкции волноприбойного катамарана в условиях встречного нерегулярного волнения. На основе выполненного исследования проведена расчетная оценка вынужденного снижения скорости волноприбойного катамарана на встречном нерегулярном волнении в зависимости от интенсивности волнения, коэффициента ударных давлений для соединительного моста и нормативной частоты ударов, ответственной вынужденного снижения скорости.

3. Расчеты общей прочности судна представлены в разделе три. Для волноприбойного катамарана выполнены расчеты продольного вертикального изгибающего момента, поперечного симметрического и кососимметрического изгибистого момента и расчет нужных моментов сопротивления, оценка масс в составе эквивалентного бруса на основе «Правил классификации и постройки высокоскоростных судов Российского Морского Регистра судоходства» с введением поправок, которые учитывают особенности многокорпусных судов. 

4. Выполненный анализ вредных факторов при строительстве волнорезного катамарана и вредного влияния на окружающую среду при эксплуатации судна. Также рассчитана освещенность в цехе при строительстве судна.
 
СОДЕРЖАНИЕ
ВСТУПЛЕНИЕ
1. ОБЩЕПРОЕКТНЫЕ РАСЧЕТЫ
1.1. Анализ условий эксплуатации и общее обоснование архитектурно-конструктивного типа проектируемого судна
1.1.1.Короткий исторический очерк развития волнорезных катамаранов
1.1.2. Начало строительства волнорезных катамаранов австралийской компанией «Incat»
1.1.3. Причины успеха WPC - катамаранов
1.1.4. Возможности волнорезных катамаранов фирмы «InCat»
1.1.5. Китайские ракетные катера пр. 022 типа "Хуа Хин" - WPC
1.1.6. Тайваньские корветы - WPC
1.2. Определение главных элементов проектируемого судна в первоначальном приближении
1.3. Создание поверхности судна в среде RhinoCeros 
1.4. Расчеты остойчивости и непотопляемости в среде MaxSurf. Проверка остойчивости и непотопляемости согласно нормативной базе.
1.4.1. Проверка остойчивости согласно нормативной базе.
1.4.2. Проверка непотопляемости согласно нормативной базе.
1.5. Расчеты ходкости по данным модельных испытаний и в среде Flow Vision. Выбор двигателей по каталогу
1.5.1. Ходкость судна. Общие сведения.
1.5.2. Расчет сопротивления
1.5.3. Расчет ходкости в CFD пакете FlowVision 
1.5.4. Результаты расчетов буксировочного сопротивления по всем методам, а также в CFD пакете FlowVision 
1.5.5. Выбор типа движителя. Расчет КПД движителя по приближенным зависимостям. 
1.5.6. Выбор главного двигателя 
2. НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Постановка задания научного исследования
2.2. Разработка алгоритма и расчеты бортовой качки катамарана с учетом наличия хода
2.2.1 Результаты расчетов
2.3. Разработка алгоритма и расчеты дополнительных сил и моментов, которые определяют продольную качку волнорезного катамарана и связаны с периодическим входом к воде профилируемой соединительной конструкции
2.3.1 Результаты расчетов
2.4. Разработка алгоритма и предыдущая оценка относительных перемещений, которые связаны с продольной качкой с учетом периодического входа к воде профилируемой соединительной конструкции
2.4.1 Результаты расчетов
2.5. Разработка алгоритма и расчеты характеристик слеминга соединительной конструкции волнорезного катамарана в условиях встречного нерегулярного волнения
2.6. Разработка алгоритма и расчеты дополнительного сопротивления воды движения судна в результате действия встречного нерегулярного волнения. 
2.6.1. Результаты расчетов
3. РАСЧЕТЫ ПРОЧНОСТИ
3.1. Расчет продольного вертикального изгибающего момента согласно нормативной базе
3.2. Расчет поперечных симметрического и кососимметрического изгибающих моментов согласно нормативной базе
3.3. Расчет нужных моментов сопротивления согласно нормативной базе. Оценка масс в составе эквивалентного бруса.
ВЫВОД
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Гидростатические кривыеНачальная модель, которая создана в среде Rhinoceros  и экспортирована в среду FlowVisionОбщий вид катамарана, с поврежденным отсеком 

ПРИЛОЖЕНИЕ АРасчет ходкости в CFD пакете FlowVision Результаты расчетов

Сравнение результатов расчетов  Изображение расчетной сетки   Научно-исследовательская часть
Тип проекта Дипломный проект Кол-во листов (чертежей)
Формат word, doc 177



Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.