Сравнительные исследования эффективности судовых волновых движителей различных типов
Опубликовано: 26.03.2018
Авторы: Прокофьев В.В., Филатов Е.В., Такмазьян А.К., Якимов А.Ю.
Опубликовано в выпуске: #3(75)/2018
DOI: 10.18698/2308-6033-2018-3-1743
Раздел: Механика | Рубрика: Механика жидкости, газа и плазмы
Исследовано влияние килевой качки на эффективность прямоточного волнового движителя. Показано, что в условиях килевой качки она снижается. Изучена зависимость эффективной работы волнового движителя от его размещения на корпусе судна. При одинаковых условиях проведен сравнительный анализ волновых движителей различных типов. Кроме прямоточного движителя рассмотрены гибкая пластина (плавник), качающаяся пластина с упругими связями, движитель типа подводного паруса. Установлено, что применение пластины-стабилизатора на корме судна повышает эффективность волнового движителя, а также носовой качающейся пластины во всем исследованном диапазоне волн, в то время как в случае паруса присутствие стабилизатора приводит к смещению зависимости скорости от частоты волн в сторону низких частот. Сравнение различных волновых движителей машущего типа показало заметное преимущество движителя типа подводного паруса.
Литература
[1] Барабанщиков Д.А., Сердюкова А.Ф. Электроэнергетика океана. Молодой ученый, 2016, № 11 (115), часть XVII, с. 1825–1828.
[2] Сенькин Ю.Ф. Судовой волновой движитель. А.с. 592671 СССР, кл. В 63 Н 19/02, 04.09.1974. URL: http://www.findpatent.ru/patent/109/1093621.html (дата обращения 26.12.2017).
[3] Nikolaev M.N., Savitskiy A.I., Senkin Y.F. Basics of Calculation of the Efficiency of a Ship with Propulsor of the Wing Type. Sudostroenie, 1995, vol. 4 (7), pp. 7–10.
[4] Jakobsen E. The Foil propeller, wave power for propulsion. Second Int. Symp. on Wave and Tidal Energy, BHRA Fluid Engineering, 1981, pp. 363–369.
[5] Японец покорит Тихий океан с помощью силы волн. Корреспондент.net, 17.03.2008. URL: https://korrespondent.net/tech/science/406480-yaponec-pokorit-tihij-okean-s-pomoshchyu-sily-voln (дата обращения 26.12.2017).
[6] Константинов Г.А., Якимов Ю.Л. Расчет тяги движителя судна, использующего энергию морских волн. Известия РАН. Механика жидкости и газа, 1995, № 3, c. 139–143.
[7] Якимов Ю.Л., Якимов А.Ю. Прямоточный волновой движитель судна. Вестник Мос. ун-та. Серия 1: Математика. Механика, 2005, № 4, c. 59–62.
[8] Очеретяный С.А., Прокофьев В.В., Такмазьян А.К., Филатов Е.В. Воздействие волн на погруженную в жидкость подвижную пластину: физический и численный эксперимент. Известия РАН. Механика жидкости и газа, 2013, № 4, с. 27–34.
[9] Прокофьев В.В., Такмазьян А.К., Филатов Е.В. Испытание и расчет движения модели судна c прямоточным волновым движителем. Известия РАН. Механика жидкости и газа, 2017, № 4, с. 24–38.
[10] Madsen P.A., Schaffer H.A. Higher order Boussinesq-type equations for surface gravity waves: derivation and analysis. Philos. Trans. Royal. Soc. London. Ser. A, 1998, vol. 356, no. 1749, pp. 3123–3184.
[11] Madsen P.A., Bingham H.B., Liu H. A new Boussinesq method for fully nonlinear waves from shallow to deep water. J. Fluid Mech., 1966, vol. 462, pp. 1–30.
[12] Peregrine D. Long waves on a beach. J. Fluid Mech., 1967, vol. 27, pp. 815–827.
[13] Nwogu O. An alternative form of the Boussinesq equations for nearshore wave propagation. J. Waterway, Port, Coastaland. Ocean Engineering, 1993, vol. 119, no. 6, pp. 618–638.
[14] Wei G., Kirby J.T., Grilli S.T., Subramanya R.A. Fully nonlinear Boussinesq model for surface waves. Pt 1. Highly nonlinear unsteady waves. J. Fluid Mech., 1995, vol. 294, pp. 71–92.
[15] Tsuji Y., Nagata Yu. Stokes’ expansion of internal deep water waves to the fifth order. J. Ocean. Soc. Japan, 1973, vol. 29, no. 2, pp. 61–69.
[16] Афанасьев К.Е., Стуколов С.В. Накат уединенной волны на наклонный берег. Вестник Омск. ун-та, 1998, вып. 3, c. 9–12.
[17] Carrier G.F. Gravity waves of variable water depth. J. Fluid Mech., 1966, vol. 24, pp. 641–659.
[18] Carrier G.F., Wu T.T., Yeh H. Tsunami run-up and draw-down on a plane beach. J. Fluid Mech., 2003, vol. 475, pp. 79–99.
[19] Synolakis C.E. The run-up of solitary waves. J. Fluid Mech., 1987, vol. 185, pp. 523–545.
[20] Tuck E.O., Huang L.-S. Long wave generation on a sloping beach. J. Fluid Mech., 1972, vol. 51, pp. 449–461.
[21] Spielvogel L.Q. Single wave run-up on sloping beaches. J. Fluid Mech., 1976, vol. 74, pp. 685–694.
[22] Захаров В.Е., Манаков С.В., Новиков С.П., Питаевский Л.П. Теория солитонов: метод обратной задачи. Москва, Наука, 1980, 320 с.
[23] Геогджаев В.В., Захаров В.Е. Численный и аналитический расчет параметров степенных спектров гравитационных волн на глубокой воде. Письма в ЖЭТФ, 2017, 106 (3), c. 175–178.
[24] Agafontsev D.S., Zakharov V.E. Integrable turbulence and formation of rogue waves. Nonlinearity, 2015, 28 (8), pp. 2791–2821.
[25] Chen S., Doolen G. Lattice Boltzmann method for fluid flows. Annu. Rev. Fluid Mech., 1998, vol. 30, pp. 329–364.
[26] Succi S. The Lattice Boltzmann Equation for Fluid Dynamics and Beyond. Oxford, OUP (Oxford University Press), 2001, pp. 82–84.
[27] Широбоков В.В. XFlow — новый программный комплекс для моделирования физических процессов, связанных с гидрогазодинамикой и тепломассообменом. CADmaster, 2011, № 5 (60). URL: http://www.cadmaster.ru/magazin/articles/cm_60_13.html (дата обращения 26.12.2017).
[28] Павленко Г.Е. Использование энергии качки на волнении для движения судов. Судостроение, 1936, № 6, c. 394 – 401.
[29] Сенькин Ю.Ф. Судовой волновой движитель. А.с. 1131770 СССР, заявка от 04.08.83. Опубликовано 30.12.1984. URL: http://patents.su/3-1131770-sudovojj-volnovojj-dvizhitel.html (дата обращения 26.12.2017).
[30] Сенькин Ю.Ф. Движет судно энергия волн. Катера и яхты, 1987, № 2 (126), c. 22–27.
[31] Berg A. Trials with Passive Foil Propulsion on M/S Kystfangst. Trondheim. Techn. Rep. Project No. 672.138 (1985).
[32] Learn More. Liquid robotics. A Boeing Company. URL: http://www.liquid-robotics.com (дата обращения 26.12.2017).
[33] Сретенский Л.Н. Теория волновых движений жидкости. 2-е изд. перераб. и доп., Москва, Наука, 1977, 815 с.
[34] Бородай И.К., Нецветаев Ю.А. Качка судна на морском волнении. Ленинград, Судостроение, 1969, 432 с.
[35] Дроздов Ю.М., Нецветаев Ю.А. Расчет продольной качки судна на встречном волнении с помощью ЦВМ. Тр. ЦНИИ им. А.Н. Крылова, 1970, вып. 259, c. 64 –73.
[36] Войткунский Я.И., ред. Справочник по теории корабля. В 3 т. Т. 1: Гидромеханика. Сопротивление движению судов. Судовые движители. Ленинград, Судостроение, 1985, 764 с.
[37] Басин М.А. Компьютеры. Вихри. Резонансы: волновая теория взаимодействия структур и систем. Часть 2. Санкт-Петербург, Норма, 2002, 144 с.
[38] Journee J.H.J., Beukelman W. Trial. A computerprogram to calculate the behaviour of a ship in regular and irregular longitudinal waves. Delft University of Technology Papers on Shiphydromechanics, 1975, vol. III. Rapp. 451–M.
[39] Journée J.M.J. Prediction of speed and behavior of a ship in a seaway. International Shipbuilding Progress, 1976, vol. 23, pp. 1–24.
[40] Хаскинд М.Д. Гидродинамическая теория качки корабля. Москва, Наука, 1973, 327 c.
[41] Якимов Ю.Л. О движении судна за счет энергии морских волн. Сб. статей. Москва, Издательство Московского университета, 2013, с. 510–519.