Введение к работе
Актуальность темы. Задача повышения безопасности плавания является одной из важнейших при проектировании и эксплуатации судов. Все вышесказанное в полной мере относится и к судам смешанного река-море плавания, которые активно используются в морском судоходстве и на внутренних водных путях нашей страны. Это особенно актуально в связи с тем, что в последние годы финансирование дноуглубительных работ на внутренних водных путях России сокращалось. В результате этого реки постепенно возвращаются в свое естественное состояние, что делает их малопригодными для судоходства, так как значительно усложняет проводку судов по затруднительным участкам. Особенно сильно это касается судов смешанного плавания, имеющих довольно большие, по речным меркам, габариты.
В этом случае перед судовладельцами встает задача улучшения инерционных качеств принадлежащих им судов и строительство новых судов, имеющих такие инерционные характеристики, которые позволят эксплуатировать данные суда в сложных условиях внутренних водных путей. Кроме того, следует уделять внимание инерционности судов еще и потому, что хорошие характеристики, в первую очередь, активного торможения являются одним из важнейших гарантов безаварийного плавания, что было неоднократно отмечено в работах В.Г. Павленко, Н.Ф. Соларева, А.Д. Гофмана и других исследователей.
Исходя из вышесказанного, следует, что задача нормирования инерционных качеств судов смешанного плавания является актуальной. Необходимость выработки нормирующих критериев, которые бы учитывали особенности, состояние и специфику района плавания данных судов, является весьма целесообразной.
Цель исследования – повышение безопасности плавания судов смешанного река-море плавания в стесненных условиях внутренних водных и морских путей.
Поставленная главная цель предполагает достижения двух частных целей: повышение безопасности плавания за счет выработки критериев инерционных качеств судна и их последующего использования в практике судоходства; улучшение инерционных качеств уже существующих судов с учетом специфики района плавания.
Задачи исследования. Достижение целей исследования реализуется путем решения следующих частных задач:
- провести анализ существующих способов расчета инерционных качеств судов. Выделить оптимальный способ расчета с точки зрения точности получаемых результатов и трудоемкости;
- провести анализ основных существующих способов и средств улучшения инерционных качеств судов. Выделить оптимальный способ с точки зрения эффективности и простоты конструкции;
- после выбора оптимального средства улучшения инерционных качеств судна выполнить экспериментальное исследование его гидродинамических характеристик и эффективности;
- используя экспериментально полученные гидродинамические характеристики тормозного средства, составить математическую модель торможения судна, оборудованного указанным средством;
- выработать нормирующий критерий допустимого пути активного торможения судна, как экстренного маневра;
- предложить способы практического применения полученного критерия в целях повышения безопасности плавания.
Объект исследования – инерционные качества судна и средства их улучшения.
Предмет исследования – безопасность плавания судов смешанного плавания в стесненных речных и морских условиях.
Методы исследования. Методы геометрии, высшей математики, математического анализа, численные методы решения дифференциальных уравнений и обработки экспериментальных данных. Методы проведения модельных испытаний в прямых опытовых бассейнах.
Научная новизна заключается в следующем:
- предложен новый критерий допустимого пути активного торможения судна при следовании по криволинейному участку водных путей;
- проведен анализ существующих способов расчета инерционных качеств судов;
- проведены несамоходные модельные испытания судна оборудованного бортовыми тормозными щитами с варьированием места их установки по длине корпуса, угла раскрытия и глубины фарватера, включая предельное мелководье;
- проведены самоходные модельные испытания судна, оборудованного бортовыми тормозными щитами, по определению эффективности щитов как средства экстренного торможения;
- получены расчетные выражения для коэффициентов продольной и поперечной сил на тормозных щитах в зависимости от угла раскрытия и относительной глубины фарватера;
- составлены математические модели свободного и активного торможения судна, оборудованного бортовыми тормозными щитами.
Положения, выносимые на защиту:
- методика определения гидродинамических характеристик бортовых раскрывающихся тормозных щитов;
- математическая модель маневров торможения судна, оборудованного бортовыми раскрывающимися тормозными щитами;
- нормирующий критерий допустимого пути активного торможения судна при движении по криволинейным участкам водных путей.
- рекомендации судоводителям по выбору безопасной скорости при движении по криволинейным участкам водных путей.
Практическая значимость результатов работы состоит в том, что:
- экспериментальным путем получена методика определения гидродинамических характеристик бортовых раскрывающихся тормозных щитов, которая может быть использована при проектировании этих средств экстренного торможения судна;
- предложен новый нормирующий критерий допустимого пути активного торможения судна при движении по криволинейным участкам водных путей. Данный критерий может быть использован как рекомендация судоводителям при управлении судном на затруднительных участках в качестве дополнительной меры повышения безопасности плавания;
- разработаны рекомендации судоводителям по выбору безопасной скорости при движении по криволинейным участкам пути.
Обоснованность и достоверность выполненной работы подтверждается удовлетворительным совпадением результатов теоретических исследований с экспериментальными исследованиями в прямом опытовом бассейне НГАВТ.
Реализация результатов исследования. Результаты работы внедрены в учебный процесс на судоводительском факультете НГАВТ.
Апробация работы. Результаты работы обсуждались на заседаниях кафедры «Судовождения» и научно-технической конференции НГАВТ «Водный транспорт России вчера, сегодня, завтра».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 статей, одна из которых вошла в издание, рецензируемое ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложена на 153 страницах машинописного текста и включает 62 рисунка, 16 таблиц, список использованных источников из 85 наименований.
