Влияние выступающих частей на гидродинамические характеристики и движение погруженного тела при малом заглублении
DOI:
https://doi.org/10.24866/2227-6858/2024-1/3-13Ключевые слова:
погруженное тело, свободная поверхность воды, вертикальное перемещение, подъемная сила, гидродинамический моментАннотация
Современные автономные подводные аппараты имеют сложную форму корпуса с расположенными на поверхности надстройками, рулями и другими элементами. В исследовании проведен экспериментально-теоретический анализ влияния выступающих частей в виде расположенной в носовой оконечности надстройки крыловидной формы, горизонтальных и вертикальных кормовых рулей на характер движения тела в приповерхностной водной среде и его гидродинамические характеристики. Впервые экспериментально на базе опытового бассейна получены зависимости относительного вертикального перемещения тела, возникающего под воздействием подъемной силы, и определены углы дифферента модели для различных значений чисел Fr. С помощью предложенной численной модели рассчитаны поля давления, формирующиеся вокруг тела при его движении, установлен характер волнообразования на поверхности воды, получены зависимости коэффициентов подъемной силы и гидродинамического момента. Выполнено сопоставление полученных результатов с данными для аналогичной модели тела без выступающих частей. Установлено, что при движении модели с более сложной архитектурой корпуса подъемная сила и соответсвенно вертикальное перемещение тела возрастали. Также наблюдался существенный рост значений гидродинамического момента и соответсвенно углов дифферента модели, что, очевидно, связано с ростом площади смоченной поверхности.
Библиографические ссылки
Gertler M. Resistance experiments on a systematic series of streamlined bodies of revolution – for application to the design of high-speed submarines. Washington D.C.: Navy Department, 1950. 144 p. URL: https://books.google.ru/books?id=8qPpAAAAMAAJ (дата обращения: 21.09.2023).
Burcher R., Rydill L. Concepts in submarine design. Cambridge, United Kingdom: Cambridge University Press, 1994. 314 p. URL: https://archive.org/details/conceptsinsubmar0000burc/page/310/mode/2up (дата обращения: 21.09.2023).
Kormilitsin Y., Khalizev O. Theory of submarine design. Saint-Petersburg: Saint-Petersburg State Maritime Technical University, 2001. 335 p. URL: https://ru.scribd.com/doc/86467251/Theory-of-Submarine-Design (дата обращения: 23.09.2023).
Коробкин А.А., Костиков В.К., Макаренко Н.И. Движение эллиптического цилиндра под ледовым покровом // Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Математика, механика, информатика. 2012. Т. 12, № 4. С. 76–81. EDN: PUYMUX
Gourlay T., Dawson E. A Havelock source panel method for near-surface submarines // Journal of Marine Science and Application. 2015, vol. 14, pp. 215–224. https://doi.org/10.1007/s11804-015-1319-5
Pogorelova A.V., Zemlyak V.L., Kozin V.M. Effect of the viscoelasticity of an ice cover on wave resistance and lift force experienced by Joubert submarine // Acta Mechanica. 2023, vol. 234, pp. 2399–2411. https://doi.org/10.1007/s00707-023-03500-x
Shariati S., Mousavizadegan H. The effect of appendages on the hydrodynamic characteristics of an underwater vehicle near the free surface // Applied Ocean Research. 2017, vol. 67, pp. 31–43. https://doi.org/10.1016/j.apor.2017.07.001
Bai T.C., Xu J., Wang G.D. Analysis of resistance and flow field of submarine sailing near the ice surface // Chinese Journal of Ship Research. 2021, vol. 16, pp. 36–48.
Carrica P., Kim Y., Martin J. Near-surface self propulsion of a generic submarine in calm water and waves // Ocean Engineering. 2019, vol. 183, pp. 87–105. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2019.04.082
Toxopeus S., Kerkvliet M., Vogels R., Quadvlieg F., Nienhuis B. Submarine hydrodynamics for off-design conditions // Journal of Ocean Engineering and Marine Energy. 2022, vol. 8, pp. 499–511. https://doi.org/10.1007/s40722-022-00261-y
Земляк В.Л., Васильев А.С., Козин В.М., Бабичева Е.Г. Влияние горизонтальных и вертикальных рулей на характер движения погруженного тела в приповерхностной водной среде // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2023. № 3(56). С. 3–14. https://doi.org/10.24866/2227-6858/2023-3/3-14
Земляк В.Л., Козин В.М. Ледовый бассейн лаборатории ледотехники // Вестник Приамурского государственного университета им. Шолом-Алейхема. 2021. № 1(42). С. 19–31. https://doi.org/10.24412/2227-1384-2021-142-19-31
Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. Ленинград: Судостроение, 1988. 288 с.
Mackay M.A. A review of sting support interference and some related issues for the marine dynamic test facility (MDTF). Dartmouth: Defence Research Establishment Atlantic. 1993. 54 p. URL: https://archive.org/details/DTIC_ADA271806 (дата обращения: 28.09.2023).
Hama F., Long J., Hegarty J. On Transition from Laminar to Turbulent Flow // Journal of Applied Physics.1957, vol. 28, pp. 388–394. https://doi.org/10.1063/1.1722760
Земляк В.Л., Васильев А.С., Козин В.М. Движение погруженного тела вблизи свободной поверхности жидкости // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2020. № 4(45). С. 16–25. https://doi.org/10.24866/2227-6858/2020-4-2
Sturova I.V. Unsteady three-dimensional sources in deep water with an elastic cover and their applications // Journal Fluid Mechanics. 2013, vol. 730, pp. 392–418. https://doi.org/10.1017/jfm.2013.303
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Вестник Инженерной школы ДВФУ
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
