ХОДОВАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ - гидростатические силы плавучести, действующие на судно в состоянии покоя, при движении корпуса быстроходного катера постепенно уступают динамическим силам

  

Вся электронная библиотека >>>

 Катера >>>

 

 

 

 БЫСТРОХОДНЫЕ КАТЕРА


Раздел: Техника

 

ГЛАВА XXI ХОДОВАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ

  

Как отмечалось в главе I, гидростатические силы плавучести, действующие на судно в состоянии покоя, при движении корпуса быстроходного катера постепенно уступают динамическим силам. Были также кратко рассмотрены вопросы поперечной остойчивости.

Вполне очевидно, что при движении катера будет наблюдаться тенденция к значительному увеличению фактической поперечной остойчивости.  Действительно, при бесконечно большой скорости глиссирующий корпус будет иметь бесконечно большую остойчивость, подобно тому, как если бы корпус катера поковлся на бетонном основании.

Рассматривая продольную гидростатическую остойчивость, следует отметить, что действующие на катер силы () вполне можно уподобить поперечным силам, но запас остойчивости в первом случае гораздо выше и, соответственно, продольная метацентри- ческая высота GMl также значительно больше. Сказанное выше относится, однако, только к гидростатическому режиму плавания, когда влияние динамических факторов движения не учитывается или весьма незначительно.

При достижении скоростей хода, характерных для глиссирующих катеров, принимается во внимание другая система сил. Рассмотрим динамические силы, действующие в продольном направлении на движущийся глиссирующий корпус.

Для обеспечения равновесия, суммы моментов относительно какой-либо оси, проходящей через центр тяжести, в направлениях по и против часовой стрелки должны быть равны. Суммы вертикальных и горизонтальных составляющих сил также должны быть равны.

Основными силами, которые мы рассмотрим, исключая аэродинамические силы, являются следующие.

1} сила тяжссти, равная весу судна и приложенная в центре тяжести;

2) упор винта, действующий по линии гребного вала;

3) сопротивление трения воды поступательному движению судна, равное горизонтальной составляющей упора;

4} вертиквльная составляющая упора плюс реакция воды, действующая на корпус в вертикальном направлении, которые в сумме соответствуют общему весу.

Если рассмотреть случай движущегося судна, на пути которого возникает некая возмущающая сила, -в данном случае, волна,— то величина и направление силы L мгновенно изменятся и будут, очевидно, соответствовать силе Lv В этих условиях упомянутое выше состояние равновесия окажется нарушенным, что -вызовет продольные колебания. В зависимости от того, стремится ли эта возмущающая сила увеличить продольные колебания или через несколько секунд перестанет существовать, такое состояние, с гочки

Зрения продольной остойчивости, называют неустойчивым или устойчивым.

Анализ факторов, определяющих условия сохранения и нарушения устойчивости (безотносительно к катерам или самолетам) был выполнен английским математиком Е. Дж. Раут Впоследствии был предпринят ряд попыток решения специальных проблем динамической устойчивости катеров и самолетов. В этой связи следует отметить доклад У. Г. Перринга, прочитанный в 1933 г. на конференции Института инженеров-кораблестроителей и содержавший анализ основных факторов, определяющих начало того явления, которое обычно называют «дельфинированием» или продольной неустойчивостью быстроходных судов. Сложные математические расчеты, содержащиеся в докладе, не позволяют подробно остановиться на этом вопросе в рамках настоящей книги, однако при разработке проекта нового самолета обычно рассчитывают и наносят на график кривую Раута.

Причиной дельфинирования является описанное выше явление нарушения устойчивости. На практике могут возникнуть такие условия, когдв в результате нарушения продольной динамической устойчивости возникают продольные и вертикальные колебания, вследствие чего движение катера по поверхности воды напоминает прыжки дельфина, в связи с чем это явление часто и называют «дельфинированием».

Большая часть глиссирующих форм имеет тенденцию к неустойчивости при развитии достаточно высоких скоростей; в некоторых случаях при повышении скорости хода катер может пройти через одну или несколько областей неустойчивости, однако при возврате к нормальным скоростям хода это явление практически исчезает.

Другие виды неустойчивости проявляются при достижении катером эксплуатационных скоростей и постепенно усиливаются с дальнейшим увеличением скорости до такой степени, что возникает необходимость в снижении хода.

Продольной неустойчивости подаержены одно-, двух- и много- реданные формы, равно как и безреданные или остроскулые катера, при условии развития последними достаточной скорости.

При проектировании формы корпуса и выборе основных характеристик быстроходных судов, в частпости, катеров, предназначенных для установления скоростных рекордов, эта склонность к развитию продольной неустойчивости должна быть обязательно принята во внимание1.

Для обнаружения возможной тенденции к развитию неустойчивости могут быть проведены испытания модели, которая буксируется со скоростью, соответственной скорости натуры, однако при этом следует учитывать воздействие рядв посторонних факторов.

Для воспроизведения условий динамической устойчивости выбранный радиус инерции модели должен быть подобен натурному катеру, что нелегко осуществить, так как требуется чрезвычайно легкая конструкция корпуса модели. Весьма вероятно, что вследствие различий в величинах числа Рейнольдса, значение которого рассматривалось в главе XVIII, аэродинамические факторы также будут воспроизведены неточно.

Практически следует иметь модель, не подверженную возникновению продольной неустойчивости, что достигается методом последовательной доводки. Однако продольная неустойчивость натуры может быть устранена только систематическими и постепенными изменениями формы или момента инерции, или также и положения центра тяжести.

Как указывалось выше, форм корпуса, совершенно не подверженных развитию продольной неустойчивости, очевидно, не имеется. В качестве полезной меры для снижения продольной неустойчи вости можно рекомендовать малый радиус инерции. Для натурного катера это означает необходимость концентрации весов, насколько это возможно, вблизи центра тяжести и исключения размещения больших весов в оконечностях катера, осибенно в носу.

С точки зрения уменьшения продольной неустойчивости выгодны такие качества корпуса, как, например, увеличение его ширины и увеличение расстояния между несущими поверхностями. Если учесть тот факт, что эти колебания возникают на больших ходах, то следует определить условия, необходимые для сохранения равновесия. В частности, в случае двухреданного катера вполне может оказаться, что на высокой скорости хода корма практически не поддерживается водой. В этом случае катер будет фактически идти только на одном среднем редане. Когда в действие вступят задний редан или передние поверхности, то удары волны о корпус вызовут колебательные движения последнего. Если задний редан имеет значительную V-образность, то результатом этого, в отличие от плоского редана, может быть уменьшение продольных колебаний. Разумеется, то же самое относится и к носовым сечениям.

Все эти замечания ни в коей мере не являются исчерпывающими и содержащийся в них анализ явлений потерн динамической остойчивости не следует считать абсолютно верным, но автор полагает, что приведенные данные послужат толчком для размышлений по этому сложному вопросу.

Тот, кто обратится к упомянутому докладу У. Г. Перринга, обнаружит, что на гоночном двухреданном глиссере «Мисс Инг- ланд III» решение проблемы устранения продольной неустойчивости состояло в изменении угла наклона переднего редана. Это было сделано, очевидно, с целью перераспределения нагрузки между обоими реданами для обеспечения удовлетворительного равновесия и уменьшения колебаний.

Устойчивость на курсе. Косвенное упоминание об устойчивости на курсе имелось в главе, посвященной маневренности катеров,

однако, ввиду наличия различных точек зрения по этому вопросу, представляется уместным вернуться к нему.

На практике устойчивость на курсе надежнее всего обеспечивается одним или несколькими стабилизаторами, установленными под корпусом катера в кормовой части и простирающимися несколько в нос. Стабилизаторы подобного типа стремятся удержать Движущееся судно на прямом курсе, но если желательно, чтобы катер мог выполнять быстрые повороты, то в нос от вертикальной оси поворота должна быть установлена какая-либо дополнительная поверхность (). Этот носовой килек не должен быть слишком большим. Неправильная его установка может явиться причиной возникновения на циркуляции крена наружу. Килек может быть применен совместно со стабилизатором, показанным на  178, и вполне заменяет довольно значительную килеватость, которая имеет такое же значение для морских остроскулых катеров и должна быть им придана для улучшения мореходности и амортизации ударных нагрузок. Другим средством, способствующим сохранению устойчивости на курсе, является установка надводного стабилизатора ( 180). Если кормовые сечения корпуса опущены немного ниже носовых, то может быть применен надводный стабилизатор, несколько сходный с устанавливаемыми для этой же цели на самолетах.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  БЫСТРОХОДНЫЕ КАТЕРА

 

Смотрите также:

 

Автомоделизм. Модели автомобилей

Кордовые модели проходят ходовые испытания и соревнуются на скорость на специальных автомодельных стадионах-кордодромах.

 

Сборка моделей и испытание их на воде

Следующим этапом работы на воде являются ходовые испытания модели. Эти испытания дают возможность правильно подобрать движитель...

 

...ходового диагностирования автомобиля методом дорожных испытаний

Рабочее место 1. Приборы для ходового диагностирования автомобиля. Цель работы.
Рабочее место 2. Диагностирование автомобиля методом дорожных испытаний.

 

Проверив работу двигателя на холостом ходу, включают главную муфту...

Длина пробега экскаватора во время испытания должна быть не менее 500 м. В процессе ходовых испытаний проверяют

 

Модель эскадренного миноносца Храбрый

рые питаются от батарейки карманного фо. наря, установленной в корпусе модели; з) первые ходовые испытания желательно.