Исследование движения машины на воздушной подушке
Информация - Транспорт, логистика
Другие материалы по предмету Транспорт, логистика
движителей либо гребных винтов и их приводов. Поскольку нижние части скегов погружены в воду, обеспечивая остойчивость и способствуя устойчивому движению на курсе, движители обычно устанавливают в кормовой части скегов. Проектная скорость 100-тонных судов со скегами ВМС США SES-100A и SES-100B составила 70-80 уз. SES-100A - первое судно на воздушной подушке с водометными движителями, имеющее такие высокие технико-эксплуатационные показатели, a SES-100B - первое судно с полупогруженными суперкавитирующими гребными винтами, достигшее скорости 80 уз. Несомненно, в обеих системах заложен значительный потенциал дальнейшего развития, но маловероятно, что поставленные ими рекорды скорости могут быть в ближайшее время превзойдены.
Что же касается гребных винтов, то короткий срок их эксплуатации, являющийся следствием кавитационной эрозии, может быть продлен благодаря применению более стойких видов металлов и улучшению конструкции. Тем не менее потери их КПД практически неизбежны.
Применение на SES-1OOB частично погруженного суперкавитирующего гребного винта с приводом в транце скега явилось новым подходом к решению проблемы, так как отпала необходимость в установке вала гребного винта, опорных стоек и подшипников, которые создавали дополнительное сопротивление при движении. КПД винта этого типа оказался таким же, как и КПД полностью погруженного винта, а возникающие на нем тяга и вращающий момент были пропорциональны площади диска погруженного винта.
Среди специалистов по морским движителям существует мнение, что создание таких суперкавитирующих гребных винтов, с помощью которых можно достичь скорости движения 100 уз и даже больше, - задача вполне реальная. Есть проекты клинообразных гребных винтов, профиль лопастей которых имеет острый передний край и квадратную заднюю кромку, что приводит к возникновению кавитации на верхней поверхности и ее исчезновению далеко внизу под зоной вращения лопастей. Другая идея - это суперкавитирующий морской гребной винт с изменяемой кривизной лопастей. В случае ее реализации ожидается такой же эффект, который дало применение на самолетах воздушных винтов с изменяемым шагом. Задавая определенную кривизну лопастей винта, рулевой мог бы обеспечить оптимальную величину тяги для начальной стадии выхода на воздушную подушку, для движения на средней или наибольшей скоростях. Гребной винт с изменяемой кривизной производства фирмы Хамильтонстандард имеет лопасти, разделенные на сегменты в центральной части таким образом, что это делает возможным индивидуальное регулирование обеих частей лопасти.
При скорости судна свыше 45 уз применение сверхкавитирующих гребных винтов становится просто необходимым. Еще во время первых испытаний катеров на подводных крыльях ВМС США было обнаружено, что при скорости 45-50 уз бронзовые кормовые гребные винты судна РСН-1 подвергались эрозии с обеих сторон и нуждались в починке или полной замене после 40 ч эксплуатации. С тех пор стали применять сплавы, в которых используются более стойкие металлы. Особенно велик спрос на титан и его сплавы, поскольку они обладают большой прочностью, высоким уровнем кавитации и сопротивляемостью коррозии. Первыми судами, на которых установили усовершенствованные гребные винты, были HS Денисон и 320-тонный AGEH-1 Плейнвью, который имеет два четырех лопастных титановых винта диаметром 1,5 м каждый.
2.1 Определение параметров плавности хода машины на воздушной подушке
.1.1 Плавность хода МВП с коническим гибким ограждением
Рассмотрим динамику МВП с несколькими секциями ГО конического типа.
Допущения, принятые при расчете:
1.Не учитывается взаимодействие струй, истекающих из-под нижних кромок ГО.
2.Скоростной напор встречного потока воздуха не влияет на образование ВП.
.Воздух является сжимаемым газом.
.Давление воздуха в ресивере везде одинаково.
.За начало контакта ГО с опорной поверхностью принимается такое положение, при котором центр площади нижнего основания ГО совпадает с этой поверхностью.
.Время, в течение которого струя воздуха приспосабливается к изменениям внешних условий, пренебрежимо мало, т.е. явление запаздывания отсутствует.
.Сопловое отверстие секции гибкого ограждения герметично перекрывается при контакте этой секции с дорожным полотном.
.В области ВП воздушные массы перемещаются без ограничений степеней свободы.
Каждая секция ГО имеет свой условный номер, который определяет ее взаимоположение среди других секций. Индекс j означает положение секции по оси х, индекс i - по оси z.
Динамика движения машины описывается следующей системой дифференциальных уравнений:
,(2.1)
,(2.2)
(2.3)
(2.4)
Рис. 2.1 Расчетная схема МВП с 8 секциями ГО конического типа:
- вентиляторная установка; 2 - ресивер; 3 - секция ГО; 4 - платформа
Дифференциальное уравнение (2.1) описывает линейные колебания машины (ее центра масс) вдоль оси у. Уравнение (2.2) характеризует угловое движение продольной оси машины, выраженное через угол между осью х и х0 неподвижной системы координат. Уравнение (2.3) определяет избыточное давление в ресивере, а уравнение (2.4) - избыточное давление в полости ГО с индексом ij. Очевидно, что уравнений (2.4) будет ixj - по количеству секций ГО.
В уравнениях (2.1)-(2.4) введены следующие обозначения:
m - масса машины,
IZ- момент инерции относительно оси z,
Ууг и - обобщенные координаты вертикальных и угловых перемещений,
S - пл?/p>