Введение в ходкость

1.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
ВВЕДЕНИЕ
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
1

2.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Propulsion
2

3.

ВСПОМИНАЕМ…ЗАПОМИНАЕМ
Сечения судна (Ship Lines) :
- Корпус (Body plan)
- Бок (Shear plan)
- Полуширота (Half breadth plan)

4.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
В
-Maritime Education & Training
FP
AP
Sheer
DWL
• Вспоминаем….ЗАПОМИНАЕМ
LPP
LOA
Beam
Camber
Freeboard
WL
Depth
Draft
K
C
L
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
4

5. Главные размерения судна

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Главные размерения судна
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
5

6. Пропульсивное устройство

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Пропульсивное устройство
1. Двигатель; 2. Вал двигателя с гибкой муфтой;
3. Дисковый редуктор для снижения числа оборотов двигателя (например, 1000
оборотов в минуту) до приемлемой скорости вращения винта (например, 200
оборотов в минуту) сокращение 5:1;
4. Валогенератор, для обеспечения корабля электричеством, когда работает
двигатель;
5. Туннель гребного вала с подшипником;
6. Дейдвудная труба; 7. Гребной винт
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
6

7. приводное устройство

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
приводное устройство
1. Лопасть винта (окружная скорость 31,4 м / с); 2. Босс, ступица или концентратор;
3. Водо/масло непроницаемое герметичное уплотнение; 4. Яблоко ахтерштевня; 5. Гребной вал,
240 оборотов в минуту; 6. Дейдвудная труба; 7. Вал двигателя; 8. Корпус редуктора (1:2,5); 9.
Механический привод насоса смазочного масла; 10. Фланец вала (упор); 11. Приводной
механизм вращения вала;
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
7

8. Преобразование энергии на судне

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Преобразование энергии на судне
ЕHP
Корма
СЭУ
Редуктор Муфта Дейдвуд Кронштейн ГВ
THP
BHP
Цуренко Ю.И.
SHP
DHP
Теория корабля/ Ship Propulsion
8

9. Поворотные винто-рулевые колонки типа «Azipod» фирмы АВВ Marine

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Поворотные винто-рулевые колонки типа «Azipod»
фирмы АВВ Marine
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
9

10. Состав силовой энергетической установки и пропульсивной системы «Azipod»

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Состав силовой энергетической установки
и пропульсивной системы «Azipod»
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
10

11.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Propulsion
11

12.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Силы, действующие на судно при поступательном
равномерном движении
D
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
12

13.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Режимы движения судов
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
13

14. Names of Ship’s Motion

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Names of Ship’s Motion
z
Without
Yawing
spring
r
Heaving
with spring
Pitching
y
Цуренко Ю.И.
Swaying
v
Surging u
Rolling
x
Теория корабля/ Ship Propulsion
14

15.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Транспортировка грузов и людей (первые опыты)
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
15

16. Плавание

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Плавание
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
16

17. Переходный режим

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Переходный режим
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
17

18. Глиссирование

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Глиссирование
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
18

19.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Рикошетирование
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
19

20.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Propulsion
20

21. Что нужно знать и помнить из гидромеханики

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Что нужно знать
и помнить из гидромеханики
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
21

22. Силы и моменты

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Силы и моменты
Корабль на волнении – 6-ти мерная
задача.
Цуренко Ю.И.
Самолет: в прямом полете вес =
подъемной силе, сопротивление = тяге.
Теория корабля/ Ship Propulsion
22

23. Сопротивление и подъёмная сила

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Сопротивление и подъёмная сила
Внешняя нормаль
Цуренко Ю.И.
• Гидродинамические силы
обусловлены
распределением давления
и сил вязкостного трения
по поверхности тел.
• Сопротивление (Drag):
компонент, параллельный
направлению движения.
• Подъёмная сила (Lift):
компонент, нормальный
направлению движения
Теория корабля/ Ship Propulsion
23

24.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Сопротивление и подъёмная сила
• Подъёмную силу (Lift) и сопротивление (Drag) можно
найти интегрированием по поверхности давлений и
касательных напряжений.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
24

25.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Сопротивление и подъёмная сила
• Кроме геометрических характеристик, на величину сил FL и FD
влияют плотность и скорость V.
• Определить силы можно с помощью
коэффициентов:
• В данном случае площадь A определяется как площадь
фронтальной проекции; в других случаях необходимо в качестве
характерной брать площадь в плане (аэродинамика крыла),
смоченную поверхность (корабельная гидромеханика), или ту,
которая характерна и общепринята в данной отрасли техники.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
25

26. Сопротивление и подъёмная сила

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Сопротивление и подъёмная сила
• В случае крыльев, CL и CD могут быть
функциями от расположения сечения по
размаху крыла. В этом случае локальные
CL,x и CD,x , создающие полное
сопротивление и подъёмную силу, можно
проинтегрировать по размаху крыла L или
по радиусу лопасти гребного винта.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
26

27. Профили крыльев

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Профили крыльев
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
27

28. Сопротивление трения и давления

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Сопротивление трения и давления
Сопр. трения
• Гидродинамические силы
определяются силами трения и
давления.
• Разделяются на составляющие,
– FD = FD,friction + FD,pressure
– CD = CD,friction + CD,pressure
Сопр. давления
• В соответствии с теорией подобия
при испытаниях моделей судов
– CD,pressure = f(Fr)
– CD,friction = f(Re)
трения & давления
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
28

29. Отрыв потока

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Отрыв потока
• Отрыв потока увеличивает
полное сопротивление за
счет FD,pressure, даже при
уменьшении смоченной
поверхности и отсутствии
трения FD,friction.
• Плавное обтекание сводит к
минимуму FD
• Отрыв потока вызывает
акустические шумы и
сильные завихрения в
спутной струе
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
29

30.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Отрыв потока
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
30

31. CD для тел с разной геометрией

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
CD для тел с разной геометрией
• Для многих тел коэффициент
полного сопротивления CD
постоянен при Re > 104
• CD зависит от ориентации тела
в потоке.
• В качестве первого грубого
приближения попротивление
многокомпонентной системы
CD можно определить как
сумму компонентов (что не
всегда правильно).
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
31

32. CD для тел с разной геометрией

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
CD для тел с разной геометрией
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
32

33. CD для тел с разной геометрией

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
CD для тел с разной геометрией
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
33

34. CD для тел с разной геометрией

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
CD для тел с разной геометрией
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
34

35.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Два этих тела имеют одинаковое сопротивление.
Большое сопротивление тонкого кругового цилиндра связано с отрывом
пограничного слоя.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
35

36. Сопротивление пластин

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Сопротивление пластин
• Сопротивление пластин обусловлено трением в в
ламинарном, переходном и турбулентном пограничном
слое.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
36

37. Сопротивление пластин

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Сопротивление пластин
• Местные коэффициенты трения
–
Ламинарное:
–
турбулентное:
• Полный коэффициент трения
–
Ламинарное :
–
турбулентное :
В общем случае смешанного пограничного слоя с
большим ламинарным участком
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
37

38. Влияние шероховатости

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Влияние шероховатости
• Кривые получены для правильной
шероховатости
• Шероховатость не влияет на
сопротивление при ЛПС
• Турбулентное течение
чувствительно к
шероховатости: Cf
может увеличиться в 7
раз при данном Re !!!
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
38

39. Сопротивление цилиндра и сферы

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Сопротивление цилиндра и сферы
Гладкий цилиндр
Сфера
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
39

40. Сопротивление цилиндра и сферы

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Сопротивление цилиндра и сферы
• Характер течения
определяется числом Re.
• Отрыв турбулентного
пограничного слоя
приводит большим
продольным градиентам
довления.
отр,лам ≈ 80º
отр,турб ≈ 140º
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
40

41. Влияние шероховатости

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Влияние шероховатости
Относительная шероховатость
гладкая
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
41

42. Подъёмная сила

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Подъёмная сила
• Подъёмная сила (Lift) –
проекция равнодействующей
сил трения и давления на
перпендикуляр к
направлению движения.
• Коэффициент подъёмной
силы:
• A=bc Площадь крыла в плане
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
42

43. Схемы течений

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Схемы течений
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
43

44. Влияние угла атаки крыла

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Влияние угла атаки крыла
• Теория тонкого профиля: CL≈2
для < stall
• В этом диапазоне подъёмная сила
прямо пропорциональна
• Оптимальное крыло имеет
максимальное КАЧЕСТВО CL/CD
.
• CD определяется в
аэродинамической трубе или
численно.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
44

45. Влияние искривления профиля

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Влияние искривления профиля
• Распределение
толщин и
искривление средней
линии влияют на
распределение
давлений и сил
трения по
поверхности крыла
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
45

46. Влияние искривления профиля

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Влияние искривления профиля
• Цветными линиями
показано
распределение
давлений по
поверхности
• Искривление и
распределение толщин
сильно влияют на поле
скоростей.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
46

47. Концевые вихри на крыльях

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Концевые вихри на крыльях
Концевые вихри образуются из-за перетекания
жидкости через концы крыла из зоны
повышенного давления в область пониженного.
Концевые вихри представляют большую
опасность для объектов за летящими самолетами
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
.
47

48. Концевые вихри на крыльях

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Концевые вихри на крыльях
• Уменьшить потери на
концевые вихри можно с
помощью концевых шайб.
• Концевые вихри
приводят к появлению
индуктивного
сопротивления.
• Концевые перья многих
летающих птиц
исполняют функцию
концевых шайб.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
48

49. Подъёмная сила на вращающихся телах

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Подъёмная сила на вращающихся телах
Superposition of Uniform stream + Doublet + Vortex
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
49

50. Подъёмная сила на вращающихся телах

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Подъёмная сила на вращающихся телах
• CL зависит от направления
вращения.
• Эффект от продольного
вращения на CD мал.
• У игроков с мячом в игре
используется вращение .
• Появление подъёмной силы
при вращении называют
эффектом МАГНУСА.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Propulsion
50

51.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Propulsion
51

52.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
The
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
ЕСТЬ
ВОПРОСЫ
?
Теория корабля/ Ship Propulsion
52