Труды Крыловского государственного научного центра

Представлено сравнение испытаний в буксировочном бассейне и моделирование методами вычислительной гидродинамики (CFD) натурного судна при трех различных заданных скоростях. Для текущего моделирования режим самохода был получен с помощью многочленной интерполяции. Были проведены исследования толщины пограничного слоя, оценка неопределенности основной сетки и верификация для обеспечения уверенности в использовании сетки в данном моделирований самоходных характеристик. Все моделирование выполнено с помощью коммерческого ПО CFD - STAR-CCM+. Делается вывод о том, что с помощью высокоточных численных методов можно учесть шероховатость корпуса и непосредственно вычислить характеристики натурного течения, включая эффекты свободной поверхности, нелинейности, турбулентности и взаимодействия ГВ, корпуса и поля течения.

Объект и цель научной работы. Объектом исследования является трехслойная пластина, образованная двумя «жесткими» анизотропными слоями и «мягким» средним изотропным слоем из вязкоупругого полимера. Каждый жесткий слой представляет собой анизотропную структуру, формируемую конечным числом произвольно ориентированных ортотропных вязкоупругих слоев композитов. Цель работы - построение математической модели трехслойной пластины. Материалы и методы. Математическая модель затухающих колебаний трехслойной пластины строится на основе использования вариационного принципа Гамильтона, теории многослойных конструкций Болотина, уточненной теории пластин первого порядка (теории Рейсснера - Миндлина), модели комплексных модулей и принципа упруго-вязкоупругого соответствия в линейной теории вязкоупругости. При описании физических соотношений материалов жестких слоев влияние частоты колебаний и температуры окружающей среды считается пренебрежимо малым, в то время как для мягкого слоя вязкоупругого полимера учет температурно-частотной зависимости упруго-диссипативных характеристик выполняется на основе экспериментально определенных обобщенных кривых. Основные результаты. Минимизация функционала Гамильтона позволила свести задачу о затухающих колебаниях анизотропной трехслойной пластины к алгебраической проблеме комплексных собственных значений. В качестве частного случая общей задачи путем пренебрежения деформированием срединных поверхностей жестких слоев в одном из направлений осей жестких слоев трехслойной пластины получены уравнения продольных и поперечных затухающих колебаний глобально ортотропного трехслойного стержня. Заключение. В продолжении статьи будет описан метод численного решения задачи о затухающих колебаниях анизотропной трехслойной пластины, приведены оценки его сходимости и достоверности, а также обсуждены результаты численных экспериментов.

Ключевые слова

Объект и цель научной работы. Объектом исследования являются испытания движения моделей погруженных тел различной формы вблизи свободной поверхности жидкости в опытовом бассейне. Цель состоит в определении влияния на величину относительного вертикального перемещения и подъемной силы формы поперечного сечения тела в зависимости от скорости его движения на различном заглублении. Материалы и методы. Методика моделирования, технологии и результаты модельных экспериментов в опытовом бассейне. Численное моделирование выполнено с помощью программного комплекса ANSYS. Основные результаты. Проведено экспериментально-теоретическое исследование влияния формы поперечного сечения погруженного тела на волнообразование, величину вертикальной подъемной силы и характер его движенияв приповерхностной водной среде. Заключение. Полученные результаты полезны для стабилизации движения погруженного тела в горизонтальной плоскости в зависимости от формы его корпуса и величины заглубления при движении с различной скоростью.

Ключевые слова

Объект и цель научной работы. Приводятся сведения о многорежимном винте измененяемого шага (МВИШ) и его гидродинамические характеристики. На основании расчетных данных показано, что использование МВИШ на судах с различными режимами движения (например, на тех, что имеют режим патрулирования акваторий и режим форсированного хода) может быть весьма перспективным в плане улучшения ходовых качеств. Более того, МВИШ могут выполнять функции двухпозиционных винтов регулируемого шага (ВРШ), которые рассматривают как движители для широкого использования. Полученные результаты могут быть полезными при проектировании судов различного назначения. Материалы и методы. Используются экспериментальные данные гидродинамических характеристик МВИШ и расчетные данные при проектировании виртуального трехвального охранного судна. Основные результаты. Полученные данные могут быть использованы для выбора движителя проектируемого судна. Заключение. Показано, что МВИШ по сравнению с винтом фиксированного шага (ВФШ) может быть более эффективным движителем для улучшения ходовых качеств судна.

Ключевые слова

Объект и цель научной работы. Приводятся сведения о многорежимном винте измененяемого шага (МВИШ) и его гидродинамические характеристики. На основании расчетных данных показано, что использование МВИШ на судах с различными режимами движения (например, на тех, что имеют режим патрулирования акваторий и режим форсированного хода) может быть весьма перспективным в плане улучшения ходовых качеств. Более того, МВИШ могут выполнять функции двухпозиционных винтов регулируемого шага (ВРШ), которые рассматривают как движители для широкого использования. Полученные результаты могут быть полезными при проектировании судов различного назначения. Материалы и методы. Используются экспериментальные данные гидродинамических характеристик МВИШ и расчетные данные при проектировании виртуального трехвального охранного судна. Основные результаты. Полученные данные могут быть использованы для выбора движителя проектируемого судна. Заключение. Показано, что МВИШ по сравнению с винтом фиксированного шага (ВФШ) может быть более эффективным движителем для улучшения ходовых качеств судна.

Ключевые слова

Объект и цель научной работы. Объектом исследования является динамометр продольных нестационарных сил для проведения модельных испытаний в кавитационных трубах. Цель работы - улучшение метрологических характеристик динамометра и расширение сферы его применения. Материалы и методы. Использованы метрологические характеристики динамометров и результаты модельных экспериментов в большой кавитационной трубе (БКТ). Основные результаты. Разработан, изготовлен, аттестован и введен в эксплуатацию динамометр продольных нестационарных сил на основе пьезоэлектрического датчика силы с улучшенными метрологическими характеристиками, что позволит его использовать при проведении испытаний не только моделей гребных винтов (ГВ), но и другихтипов движителей. Заключение. Использование динамометра на основе пьезоэлектрического датчика силы повышает точность определения нестационарных сил, увеличивает диапазон измеряемых частот, расширяет возможности его примененияи улучшает помехозащищенность динамометра.

Ключевые слова

Объект и цель научной работы. Целью исследования является валидация методики оптимизации пропульсивного комплекса транспортных судов с использованием суперкомпьютерных технологий. Оптимизация формы корпуса и гребного винта осуществляется применительно к судну проекта 1594. Материалы и методы. Процесс оптимизации проходит под управлением российского программного комплексаpSeven. В качестве вычислительного ядра используется программа Star-CCM+ (Siemens), генерация трехмерной параметрической модели гребного винта производится в программе BladePlus, разработанной в Крыловском государственном научном центре, генерация трехмерной параметрической модели корпуса судна производится в программном комплексе, реализованном в среде системы NX (Siemens).Для определения гидродинамических характеристик пропульсивного комплекса используются методы вычислительной гидродинамики. Характеристики течения вязкой жидкости находятся из решения методом контрольного объема нестационарных уравнений Рейнольдса (URANS), замкнутых двухпараметрической полуэмпирической моделью турбулентности. Основные результаты. Получена новая форма носовой оконечности судна, снижающая волновое сопротивление судна при сохранении исходных габаритных размеров. Также получена новая форма гребного винта, обладающая повышенным по сравнению с исходным гребным винтом коэффициентом полезного действия (КПД) с учетом ограничений на располагаемый момент на валу.Расчетные гидродинамические характеристики подтверждены результатами модельных испытаний в глубоководном опытовом бассейне. Расчет ходкости показал рост достижимой скорости хода оптимизированного пропульсивногокомплекса на различных режимах движения. Заключение. В ходе выполнения оптимизационных исследований, направленных на увеличение эффективности пропульсивного комплекса судна проекта 1594, получены новые формы корпуса и движителя. Данное решение характеризуется повышенным КПД движителя и пониженным волновым сопротивлением судна. Результаты численного моделирования подтверждены данными экспериментальных исследований.

Ключевые слова

Объект и цель научной работы. Объект исследования - возможность наиболее полного учета мореходности при проектировании судов и кораблей. Цель - создание численного показателя, отражающего все мореходные качества, определяющие применимость рассматриваемого объекта в задаваемых условиях. Материалы и методы. Исследуемым материалом является разнообразная информация, отражающая характеристики рассматриваемого объекта в условиях эксплуатации. Основной метод - синтез разнородных данных для полногоотражения мореходных качеств в различных условиях. Основные результаты. Результат исследования - метод и алгоритм «коэффициента мореходности» как среднегодовой вероятности выполнения данным судном заданных норм мореходности в определенной акватории. Предложенный метод обобщенного сравнения мореходных качеств позволяет применять любой набор нормируемых характеристик и любые их параметры для оценки мореходности разных объектов на заданных акваториях для получения результата в виде единственного числа. Этот результат может быть использован как при выборе типа объекта и мероприятий по улучшению его мореходности, так и в качестве показателя возможного времени полноценной работы объектав указанных условиях, в том числе для сравнения методом «стоимость - эффективность». Заключение. Для повышения точности сравнения рекомендуется использование зависимостей рассматриваемых характеристик как от скорости, так и от курсовых углов к фронту волн без введенного упрощающего допущенияо косинусоидальной зависимости этих характеристик от курсового угла, а именно на основании более точных экспериментальных или расчетных данных, учитывающих влияние кажущихся частот на названные зависимости. Рекомендуется использование и обсуждение предложенной методики.

Ключевые слова

Объект и цель научной работы. Объектами работы являются судовые корпусы. Цель состоит в формулировке назначения цифрового двойника (ЦД) корпуса судна и разработке подхода к его созданию. Материалы и методы. При создании ЦД корпуса судна используются существующие методы разработки цифровых моделей и систем мониторинга прочности, вибрации и остойчивости. Основные результаты. Определено назначение ЦД корпуса судна и разработан подход к его созданию, в рамках которого сформулированы основные принципы построения. Заключение. Применение ЦД корпуса судна позволит повысить как его экономическую эффективность, так и эксплуатационную безопасность и надежность.

Ключевые слова

Объект и цель научной работы. Объектом являются системы энергообеспечения подводных аппаратов. Цель состоит в сравнительной оценке характеристик систем энергообеспечения подводных аппаратов и поиске путей их совершенствования. Материалы и методы. Исследование проводилось на основе аналитических методов и компьютерного моделирования электромагнитных процессов систем энергообеспечения подводных аппаратов. Основные результаты. Выполнена сравнительная оценка характеристик основных систем энергообеспечения подводных аппаратов. Разработаны способ и методики расчета устройств энергообеспечения подводных аппаратов. Показаны пути совершенствования систем энергообеспечения подводных аппаратов. Заключение. Результаты исследований позволяют определить пути дальнейшего совершенствования характеристик систем энергообеспечения подводных аппаратов и ускорить процесс их внедрения на практике.

Ключевые слова

Объект и цель научной работы. Широкое применение атомной энергетики, новых видов оружия, радиоэлектронного вооружения, систем и средств автоматики резко повысило боевые возможности Военно-Морского Флота и его основной составляющей - подводных сил.Материалы и методы. Атомные подводные лодки составляют основу ВМФ и, обладая высокими боевыми качествами, способны решать как стратегические, так и оперативно-тактические, в т.ч. многоцелевые задачи.Основные результаты. В настоящей работе проведен краткий анализ создания атомных подводных лодок (ПЛ)и отраслевых стандартов, используемых при проектировании систем, обеспечивающих функционирование паропроизводящих установок (ППУ) и паротурбинных установок (ПТУ) атомных ПЛ.Заключение. Произведена оценка актуальности использования отраслевых стандартов при создании систем ППУ и ПТУ перспективных атомных ПЛ и определен объем доработки отраслевых стандартов для их использованияпри проектировании с учетом современных требований к созданию атомных ПЛ.

Ключевые слова

Объект и цель научной работы. Объектом исследования является турбогенератор (ТГ) с электромагнитным возбуждением мощностью 36 МВт с повышенной частотой вращения 6000 об/мин., который может использоваться в качестве одного из вариантов источника электроэнергии переменного тока частотой 100 Гц в судовой электроэнергетической системе (ЭЭС) с турбогенераторной энергоустановкой. Цель работы заключается в выполнении электромагнитных расчетов по определению основных параметров и технических характеристик указанного ТГ, в т.ч. размеров пакета статора и ротора, их конструкции, массы активных материалов, для сравнительной оценки с характеристиками ТГ той же мощности, но с частотой вращения 3000 об/мин. Материалы и методы. Исходным материалом является научно-техническая информация, посвященная исследованиям и проектированию двухполюсных как общепромышленных ТГ переменного тока частотой 50 Гц, так и ТГ с повышенной частотой тока (100 Гц и выше). Для осуществления поставленной цели автором использовались известные формулы, определяющие основные размеры активных элементов ТГ, намагничивающие силы обмоток статора и ротора, а также методы расчета основных параметров и технических характеристик ТГ.Основные результаты. Сформулированы ключевые особенности проектирования ТГ с повышенной частотой вращения 6000 об/мин. и получены результаты электромагнитных расчетов конкретного ТГ переменного тока частотой 100 Гц мощностью 36 МВт с принудительным воздушным охлаждением по замкнутому циклу и с существенно улучшенными массогабаритными показателями. Заключение. Практическая ценность полученных результатов заключается в обосновании создания варианта ТГ мощностью 36,0 МВт с частотой вращения 6000 об/мин. и существенного снижения его удельных массообъемных показателей ориентировочно на 35-40 % по отношению к показателям существующих ТГ на ту же мощность с аналогичным охлаждением, но с частотой вращения 3000 об/мин.

Ключевые слова

Объект и цель научной работы. Даны и сопоставлены оценки для электромагнитных сил в тонкостенных катушках тороидального типа и в обычных катушках различного поперечного сечения (круговых, квадратных, дисковых, сферических).Материалы и методы. Использованы методы теоретической электротехники.Основные результаты. Установлено различие в характере сил для тороидальных и для обычных катушек. В первых имеет место эффект центростремительного сжатия, во вторых - эффект центробежного растяжения. Заключение. Указанные эффекты необходимо учитывать в конструктивном исполнении катушек, которые не должны деформироваться или разрушаться под воздействием стягивающих или растягивающих сил.

Ключевые слова

Объект и цель научной работы. Совершенствование метода расчета отражательных характеристик при дистанционной лазерной локации двугранного отражателя с равными ламбертовскими гранями, равными коэффициентами отражения каждой грани при использовании обобщенного метода лучистого сальдо. Развитие оптических методов и аналитических средств исследования, расчета оптических характеристик архитектурных конструкций и судов. Материалы и методы. Аналитические методы расчета, компьютерные программы, расчетные методы дистанционной лазерной локации с учетом оптических параметров и отражающей способности двугранных отражателей, которые используются при расчете оптического поля судовых конструкций. Основные результаты. Повышение эффективности, точности расчетных методов в лазерной локации при исследованиях уголковых отражателей надводных морских объектов. Заключение. Представленные расчетные методы дистанционной лазерной локации открывают дополнительные возможности при проведении тестовых оптиколокационных измерений уровня отраженного оптиколокационного сигала от морских конструкций и судов.

Ключевые слова

Объект и цель научной работы. В статье исследуются дифракционные характеристики изотропных и анизотропных упругих рассеивателей и показано, что для трансверсально-изотропных тел при определенной ориентации их плоскостей изотропии могут использоваться характеристики изотропных рассеивателей таких же размеров, формы и физических параметров. Материалы и методы. Методы теории дифракции при решении граничных задач, уравнения динамической теории упругости применительно к изотропным и анизотропным телам. Основные результаты. Вычислены модули угловых характеристик, относительные сечения обратного рассеяния изотропных и анизотропных рассеивателей различных форм. Заключение. В результате проведенных исследований удалось доказать, что для трансверсально-изотропных тел различных форм при определенной ориентации их плоскостей изотропии и волнового вектора падающей плоской волны такие характеристики отражения, как относительные сечения обратного рассеяния и угловая характеристика рассеяния анизотропного тела, совпадают с аналогичными характеристиками изотропных тел таких же размеров, формы и упругих параметров.

Ключевые слова

Объект и цель научной работы. Объектом публикации является действующая международная нормативная документация, направленная на регламентацию параметров техногенного подводного шума объектов морской техники. Выполненная систематизация нормативных документов ряда иностранных классификационных обществ, а также материалов международных организаций, вовлеченных в процессы обеспечения безопасности жизнедеятельности морских экосистем, показала необходимость создания соответствующей нормативной базы в Российской Федерации. Цель статьи - обзор международных стандартов и правил регламентации параметров техногенного подводного шума, реализуемых программ трансграничного сотрудничества для исследований, регламентации и контроля техногенного подводного шума. Материалы и методы. При подготовке использовались методические материалы, разработанные в Крыловском центре, международные стандарты по подводной шумности, отечественные и зарубежные публикации в рассматриваемой области. В работе применялись методы системного анализа.Основные результаты. Систематизирована информация о действующих нормативных требованиях к подводному шуму судов различных типов, в частности транспортных, научно-исследовательских, сейсморазведочных и рыболовных. Сделан вывод о необходимости формирования российской нормативной документации с включениемв область нормирования поисково-разведочных буровых установок и добычных платформ; подводных добычных комплексов и трубопроводов; крупнотоннажных судов высокого ледового класса; ледоколов и ледокольных караванов, а также объектов портовой инфраструктуры на трассах Северного морского пути. Заключение. Для формирования вышеуказанной нормативной документации в России необходима постановка масштабных системных исследований источников техногенного подводного шума на всех контролируемых режимахэксплуатации. Систематизация данных таких исследований даст возможность сформировать научно обоснованные нормативные требования к подводной шумности морских промышленных объектов, судоходства и объектов портовой инфраструктуры.

Ключевые слова

Объект и цель научной работы. Статья представляет собой подробный аналитический обзор, рассматривающий работу систем государственных закупок вооружения, боевой и специальной техники, предметов снабжения, услуг и работ в интересах вооруженных сил 5 держав, являющихся лидерами на мировой военной арене: США, Великобритании, Франции, Германии и Китая. Особый акцент сделан на закупках в сфере судостроения и кораблестроения. Материалы и методы. Основой исследования стали современные стратегические документы и законодательные акты, регламентирующие закупочную деятельность главных иностранных государственных военных организаций. Основные результаты. Подробно рассмотрены особенности организации систем военных закупок в зарубежных странах, выявлены их сходства и отличия, обозначена национальная специфика. Даны рекомендации по возможному применению изученного опыта в соответствующих российских военных ведомствах.Заключение. С учетом приведенного опыта зарубежных стран представляется целесообразным сочетание централизации закупок продукции военного и специального назначения, основной части продукции общего назначенияи децентрализации закупок отдельных видов продукции общего назначения.