Pub Date : 2023-08-28DOI: 10.37220/mit.2023.61.3.047
Виталий Леонидович Земляк, Виктор Михайлович Козин, Алексей Сергеевич Васильев
В работе экспериментально рассмотрено движение погруженного тела вблизи свободной поверхности жидкости и жидкости покрытой ледяным покровом. Эксперименты проводились в опытовом ледовом бассейне. Рассмотрено влияние особенностей формы поперечного сечения тела на волнообразование и характер движения в приповерхностной водной среде. Впервые экспериментально измерена величина относительного вертикального перемещения погруженного тела возникающего под воздействием подъемной силы. Установлены зависимости между исследуемыми параметрами и скоростью движения тела, а также влияние на них ледяного покрова. Определены параметры генерируемых изгибно-гравитационных волн. С помощью предложенного критерия ледоразрушения определена их ледоразрушающая способность. Установлена связь между величиной критерия ледоразрушения и характером разрушения льда. Делается вывод, что характер движения плохообтекаемых тел имеет сложную зависимость и большие значения относительного перемещения. По этой причине, движение подводных аппаратов с подобной формой корпуса в ледовых условиях на малом заглублении в диапазоне скоростей 0.3
{"title":"Experimental determination of the motion parameters of a submerged body and wave formation in ice conditions","authors":"Виталий Леонидович Земляк, Виктор Михайлович Козин, Алексей Сергеевич Васильев","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.047","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.047","url":null,"abstract":"В работе экспериментально рассмотрено движение погруженного тела вблизи свободной поверхности жидкости и жидкости покрытой ледяным покровом. Эксперименты проводились в опытовом ледовом бассейне. Рассмотрено влияние особенностей формы поперечного сечения тела на волнообразование и характер движения в приповерхностной водной среде. Впервые экспериментально измерена величина относительного вертикального перемещения погруженного тела возникающего под воздействием подъемной силы. Установлены зависимости между исследуемыми параметрами и скоростью движения тела, а также влияние на них ледяного покрова. Определены параметры генерируемых изгибно-гравитационных волн. С помощью предложенного критерия ледоразрушения определена их ледоразрушающая способность. Установлена связь между величиной критерия ледоразрушения и характером разрушения льда. Делается вывод, что характер движения плохообтекаемых тел имеет сложную зависимость и большие значения относительного перемещения. По этой причине, движение подводных аппаратов с подобной формой корпуса в ледовых условиях на малом заглублении в диапазоне скоростей 0.3<Fr<0.39 может оказаться не безопасным и привести к контакту их кормовой оконечности с нижней поверхностью ледяного покрова.\u0000 The study experimentally considers the motion of an submerged body near the free surface of a liquid and a liquid covered with an ice cover. The experiments were carried out in the experimental ice tank. The influence of the features of the shape of the cross section of the body on wave formation and the nature of motion in the near-surface aquatic environment is considered. For the first time, the magnitude of the relative vertical displacement of a submerged body arising under the influence of a lifting force has been experimentally measured. Relationships between the studied parameters and the speed of the body, as well as the influence of the ice cover on them, are established. The parameters of the generated flexural-gravity waves are determined. With the help of the proposed ice breaking criterion, their ice breaking ability is determined. A relationship has been established between the value of the ice destruction criterion and the nature of ice destruction. It is concluded that the nature of the movement of bluff bodies has a complex dependence and large values of relative displacement. For this reason, the movement of underwater vehicles with a similar hull shape in ice conditions at a shallow depth in the speed range of 0.3<Fr<0.39 may not be safe and lead to contact of their aft end with the lower surface of the ice cover.","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"21 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"73703596","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2023-08-28DOI: 10.37220/mit.2023.61.3.049
А.С. Себин, К.Д. Блинов, Ю.А. Двойченко
Данная статья посвящена вопросам физического моделирования разрушения ледяного покрова с помощью композитного льда (GP-ice) при проведении испытаний по буксировке моделей судов в ледовом опытовом бассейне. Рассматривался вариант конструкции композитной модели, составленной из одного слоя гранул сферической формы диаметром 20 мм из полиэтилена высокого давления. Приведены результаты экспериментов по разрушению модельного поля в виде характеристик диаграмм разрушения (график в осях «сила-прогиб») при различных схемах нагружения льда: центральный пролом, прокладка канала. Эти данные были представлены как степенные зависимости относительно глубины проморозки гранул. На основе метода функционального подобия проведено их сопоставление с результатами крупномасштабных опытов по разрушению натурного льда. Его суть заключается в том, что моделирование ледяного покрова производится не с позиций подобия материалов натурного и лабораторного льда, а с точки зрения функции льда как препятствия на пути следования судна, на преодоление которого оно должно затратить подобное количество энергии. Диаграмма разрушения используется как способ измерения этих затрат. В результате найдены условия моделирования, представляющие собой зависимости геометрического масштаба от глубины проморозки гранул. Они рассчитаны при подобии какой-либо одной из характеристик диаграммы разрушения (энергии или максимального проломного усилия) в соответствующем типе опыта одновременно с подобием толщины ледового поля. Эти зависимости, представленные в виде кривых, не совпадают друг с другом, что исключает полное подобие диаграммы разрушения исследовавшегося варианта модельного льда. Дальнейшие исследования композитной модели должны быть сосредоточены на проверке возможности физического моделирования ледовой ходкости судов при частичном подобии диаграммы разрушения ледяного покрова. This paper discusses the issues of physical modeling of the ice cover destruction using composite model ice (GP-ice) during model tests of ships in the ice testing tank. A design variant of a composite model composed of a single layer of spherical granules with a diameter of 20 mm made of high-pressure polyethylene was considered. The results of experiments on the destruction of the model field are presented in the form of characteristics of destruction diagrams (graph in the "force-bending" axes) for various ice loading schemes: central break, channel laying. These data were presented as power-law dependences with relation to the freezing depth of granules. Based on the functional similarity method, their comparison with the results of large-scale experiments on the destruction of natural ice was carried out. Its essence consists in the fact that the modeling of the ice cover is carried out not from the standpoint of the similarity of materials of full-scale and laboratory ice, but from the standpoint of the function of ice as an obstacle in the path of the vessel, to overcome which it must spend a similar amoun
这篇文章是关于在冰上试验中使用复合冰(GP-ice)进行拖船模型的物理模拟。这是一种复合模型的设计，由一个球形颗粒组成，直径20毫米，由高压聚乙烯制成。以下是破坏模型场实验的结果，其特征是破坏图(力-弯曲轴图)在不同的冰加载电路:中央裂口，管道铺设。这些数据被表示为对冰层深度的严重依赖。在功能相似的基础上，它们与大规模破坏冰实验的结果进行了比较。它的本质是，冰的表面模拟不是来自于自然冰和实验室冰的材料，而是作为冰的功能作为一个障碍，它必须通过这样的能量。破坏图被用来测量这些成本。因此，建模条件是几何尺度与结冰深度的关系。它们是在相应的经验范围内，与冰场厚度相似，以类似于破坏图(能量或最大限度的破坏)的特征计算的。这些依赖性以曲线的形式呈现，不匹配，排除了研究冰模型的完全破坏图。对复合模型的进一步研究应该集中在测试船只的物理模拟能力，部分类似于冰层破坏图。这张纸显示了冰帽的物理模式，冰帽(GP-ice)是冰测试坦克上的一种模式。这是一个由20个高压电聚酯模板组成的模板模型的设计。在《冰雪奇缘》中，《冰雪奇缘》中的角色(《冰雪奇缘》中的角色)是《冰雪奇缘》中的角色。这是一种特殊的权力剥夺，与格兰卢斯的自由之德有关。在《自然冰雪奇缘》中，《自然冰雪奇缘》是《冰雪奇缘》的基础。Its essence consists in the fact that the modeling of the ice cover carried out is not from the standpoint of the信息学of材料of full - scale and laboratory ice, but from the standpoint of the函数of ice as an obstacle in the path of the vessel to overcome主演it must spend a cases才能of energy。这是一种探索的方式，也是一种探索的方式。这是一种回归，一种时尚的结合，一种回归格兰其自由之巅的地理变化。在《冰雪奇缘》的《冰雪奇缘》中，他们被称为“冰雪奇缘”。《冰雪奇缘》，《冰雪奇缘》，《冰雪奇缘》，《冰雪奇缘》，《冰雪奇缘》。《冰雪奇遇》是由《冰雪奇遇》中的《冰雪奇遇》改编的。
{"title":"The investigation of a composite model of the ice cover (GP-ice) composed of a single layer of spherical granules ith a diameter of 20 mm","authors":"А.С. Себин, К.Д. Блинов, Ю.А. Двойченко","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.049","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.049","url":null,"abstract":"Данная статья посвящена вопросам физического моделирования разрушения ледяного покрова с помощью композитного льда (GP-ice) при проведении испытаний по буксировке моделей судов в ледовом опытовом бассейне. Рассматривался вариант конструкции композитной модели, составленной из одного слоя гранул сферической формы диаметром 20 мм из полиэтилена высокого давления. Приведены результаты экспериментов по разрушению модельного поля в виде характеристик диаграмм разрушения (график в осях «сила-прогиб») при различных схемах нагружения льда: центральный пролом, прокладка канала. Эти данные были представлены как степенные зависимости относительно глубины проморозки гранул. На основе метода функционального подобия проведено их сопоставление с результатами крупномасштабных опытов по разрушению натурного льда. Его суть заключается в том, что моделирование ледяного покрова производится не с позиций подобия материалов натурного и лабораторного льда, а с точки зрения функции льда как препятствия на пути следования судна, на преодоление которого оно должно затратить подобное количество энергии. Диаграмма разрушения используется как способ измерения этих затрат. В результате найдены условия моделирования, представляющие собой зависимости геометрического масштаба от глубины проморозки гранул. Они рассчитаны при подобии какой-либо одной из характеристик диаграммы разрушения (энергии или максимального проломного усилия) в соответствующем типе опыта одновременно с подобием толщины ледового поля. Эти зависимости, представленные в виде кривых, не совпадают друг с другом, что исключает полное подобие диаграммы разрушения исследовавшегося варианта модельного льда. Дальнейшие исследования композитной модели должны быть сосредоточены на проверке возможности физического моделирования ледовой ходкости судов при частичном подобии диаграммы разрушения ледяного покрова.\u0000 This paper discusses the issues of physical modeling of the ice cover destruction using composite model ice (GP-ice) during model tests of ships in the ice testing tank. A design variant of a composite model composed of a single layer of spherical granules with a diameter of 20 mm made of high-pressure polyethylene was considered. The results of experiments on the destruction of the model field are presented in the form of characteristics of destruction diagrams (graph in the \"force-bending\" axes) for various ice loading schemes: central break, channel laying. These data were presented as power-law dependences with relation to the freezing depth of granules. Based on the functional similarity method, their comparison with the results of large-scale experiments on the destruction of natural ice was carried out. Its essence consists in the fact that the modeling of the ice cover is carried out not from the standpoint of the similarity of materials of full-scale and laboratory ice, but from the standpoint of the function of ice as an obstacle in the path of the vessel, to overcome which it must spend a similar amoun","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"71 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"78193584","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Циклическое действие волновых нагрузок на корпус судна приводит к структурной поврежденности стали и возникновению трещин в конструкциях из-за усталости материала. Вследствие чрезмерно высоких напряжений характерные трещины появляются в районе прерывистых связей, у «жёстких точек», а также в соединениях балок набора. В предлагаемом подходе к построению кривых усталости для стали с поврежденностью и без нее могут быть использованы зависимости, позволяющие определить пределы выносливости исходного σ_fr^0 и поврежденного σ-frL материала, основанные на рассмотрении структурно механической модели. Этот подход положительно отличается от других и дает возможность рассчитывать кривые Веллера как для конкретных судостроительных сталей, так и для каждой зоны термического влияния (ЗТВ) сварного соединения отличающихся своей неоднородностью. Предлагаемые зависимости, составляющие детерминистическую модель оценки, и кривые усталости, получены путем аналитического рассмотрения стадий зарождения и распространения макротрещины при совместном решении задач. Остаточный ресурс существенно зависит от характерного размера трещины в переходной зоне между первой и второй стадией ее развития. Этот размер приоритетно определяется средней величиной зерна феррито-перлитной стали, асимметрией и амплитудой внешней нагрузки. Предложен достаточно простой инженерный подход к оценке полного ресурса сварных соединений и конструкций. The cyclic action of wave loads on the ship's hull leads to structural damage to the steel due to material fatigue and the appearance of cracks in the structures. Due to excessively high stresses, characteristic cracks appear in the area of intermittent bonds, at "hard points", as well as in the joints of the beams of the set. In the proposed approach to constructing fatigue curves for steel with and without damage, dependencies can be used to determine the fatigue limits of the original σ_fr^0 and damaged σ-frL material, based on the consideration of a structural mechanical model. This approach positively differs from others and makes it possible to calculate Weller curves both for specific shipbuilding steels and for each heat-affected zone (HAZ) of a welded joint that differs in its inhomogeneity. The proposed dependences, which make up the deterministic evaluation model, and the fatigue curves are obtained by analytical consideration of the stages of initiation and propagation of a macrocrack in the joint solution of problems. Residual life significantly depends on the characteristic size of a crack in the transition zone between the first and second stages of its development. This size is primarily determined by the average grain size of the ferritic-pearlitic steel, asymmetry and amplitude of the external load. A fairly simple engineering approach to assessing the full service life of welded joints and structures is proposed.
对船身的周期性压力导致钢的结构损伤和材料疲劳导致结构上的裂缝。由于过度紧张，在断续连接、“硬点”和拨号梁的连接中出现了明显的断裂。建议修建疲劳曲线适合成为不可能损伤和没有使用依赖,使得确定极限耐力原始σ_fr ^ 0和σ- frL损伤材料机械模型基于结构性审查。这一方法与其他方法截然不同，使人们能够计算出韦勒的曲线，包括具体的造船钢材和不同的热影响区域(ztv)焊接。拟议的依赖模式和疲劳曲线是通过分析在共同解决问题时开始和扩散的宏观裂纹阶段得出的。剩余资源在很大程度上取决于第一阶段和第二阶段之间过渡区间裂纹的特征大小。这种大小的优先级是由费里托-珠光体钢的平均大小、不对称和外部负载振幅决定的。提供了一种相当简单的工程方法来评估焊接和结构的完整资源。这艘船的动力是一艘船的动力，这艘船的动力是一艘船的动力。《孤独的邦德》、《艰难的时刻》、《艰难的时刻》、《艰难的时刻》都是如此。In the proposed方法to constructing fatigue弯道for steel with and without damage,绕过can be used to determine the fatigue limit of the originalσ_fr ^ 0 and damagedσ- frL材料基于on the consideration of a的结构性机械model。这是来自其他地方和地方的潜水器，这是为特殊建筑而设计的滑雪板，这是为在这种情况下的滑雪板而设计的滑雪板。计划解析，当你做了一个解析模型，和致命的曲解是由假设的方法和一个大的方法在一个问题的联合解决方案。在its开发的第一个和第二阶段的过渡阶段，“重建生命的决定”。这张size是一幅由ferritic-pearlitic钢铁、asymmetry和external沉积的原作。这是一种简单的动力，可以拯救威尔士的全服务生活和structures。
{"title":"Deterministic model for evaluating the residual and full life of ferrite-pearlitic steels of ship hull structures","authors":"К.А. Молоков, В.В. Новиков, Світлана Валентинівна Антоненко, А.И. Мамонтов","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.031","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.031","url":null,"abstract":"Циклическое действие волновых нагрузок на корпус судна приводит к структурной поврежденности стали и возникновению трещин в конструкциях из-за усталости материала. Вследствие чрезмерно высоких напряжений характерные трещины появляются в районе прерывистых связей, у «жёстких точек», а также в соединениях балок набора. В предлагаемом подходе к построению кривых усталости для стали с поврежденностью и без нее могут быть использованы зависимости, позволяющие определить пределы выносливости исходного σ_fr^0 и поврежденного σ-frL материала, основанные на рассмотрении структурно механической модели. Этот подход положительно отличается от других и дает возможность рассчитывать кривые Веллера как для конкретных судостроительных сталей, так и для каждой зоны термического влияния (ЗТВ) сварного соединения отличающихся своей неоднородностью. Предлагаемые зависимости, составляющие детерминистическую модель оценки, и кривые усталости, получены путем аналитического рассмотрения стадий зарождения и распространения макротрещины при совместном решении задач. Остаточный ресурс существенно зависит от характерного размера трещины в переходной зоне между первой и второй стадией ее развития. Этот размер приоритетно определяется средней величиной зерна феррито-перлитной стали, асимметрией и амплитудой внешней нагрузки. Предложен достаточно простой инженерный подход к оценке полного ресурса сварных соединений и конструкций. The cyclic action of wave loads on the ship's hull leads to structural damage to the steel due to material fatigue and the appearance of cracks in the structures. Due to excessively high stresses, characteristic cracks appear in the area of intermittent bonds, at \"hard points\", as well as in the joints of the beams of the set. In the proposed approach to constructing fatigue curves for steel with and without damage, dependencies can be used to determine the fatigue limits of the original σ_fr^0 and damaged σ-frL material, based on the consideration of a structural mechanical model. This approach positively differs from others and makes it possible to calculate Weller curves both for specific shipbuilding steels and for each heat-affected zone (HAZ) of a welded joint that differs in its inhomogeneity. The proposed dependences, which make up the deterministic evaluation model, and the fatigue curves are obtained by analytical consideration of the stages of initiation and propagation of a macrocrack in the joint solution of problems. Residual life significantly depends on the characteristic size of a crack in the transition zone between the first and second stages of its development. This size is primarily determined by the average grain size of the ferritic-pearlitic steel, asymmetry and amplitude of the external load. A fairly simple engineering approach to assessing the full service life of welded joints and structures is proposed.","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"88 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"76581983","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2023-08-28DOI: 10.37220/mit.2023.61.3.042
Е.М. Грамузов, Н В Калинина, Н.Е. Тихонова, С.Н. Хрунков
Современные ледовые бассейны представляют собой сложные и дорогостоящие сооружения, в которых размеры испытываемых моделей судов ограничены. Поэтому поиск методов моделирования и пересчета ледового сопротивления на натурное судно в открытых бассейнах с естественным охлаждением является актуальным. Описаны условия моделирования движения судов в сплошном ледяном поле в опытовых бассейнах. Показано, что в качестве модельного льда можно использовать тонкий естественный лед и приведена методика пересчета сопротивления модели на натурное судно. Предложен способ определения сопротивления судов путем пересчета с данных по сопротивлению полунатурных моделей, с результатов расчетов по полуэмпирическим моделям или по результатам модельного эксперимента. Пересчет ледового сопротивления осуществляется по известным зависимостям сопротивления от скорости движения при разных толщинах льда для геометрически подобных корпусов ледоколов с учетом масштаба (модуля пересчета), который равен отношению ширины ледокола к ширине ледокола-прототипа. Использование ширины корпуса в качестве характерного линейного размера обусловлено тем, что она наиболее существенно влияет на сопротивление ледокола. Описанный в статье способ определения сопротивления движению судов в сплошных льдах позволяет прогнозировать ледовую ходкость судов на начальных этапах проектирования, не прибегая к дорогостоящим экспериментальным исследованиям, а также выполнить экспресс оценку ледовой ходкости судна по данным судна-прототипа. Modern ice basins are complex and expensive structures. In them, the size of the tested models of ships is limited. Therefore, searching for methods for modeling and recalculating ice resistance for a full-scale ship in open basins with natural cooling is relevant. The conditions for modeling the movement of ships in a solid ice field in experimental basins are described. It is shown that thin natural ice can be used as model ice. The method of recalculating the resistance of the model to the resistance of a full-scale ship is given. A method for determining the resistance of ships by recalculation from the data on the resistance of semi-natural models, from the results of calculations based on semi-empirical models, or from the results of a model experiment is proposed. The ship's resistance is calculated by recalculating the known resistance of the prototype vessel depending on the speed of movement for different ice thicknesses. At the same time, geometrically similar icebreaker hulls should be used, considering the scale (conversion module). It is equal to the ratio of the icebreaker's width to the prototype icebreaker's width. The hull width, as a characteristic linear dimension, is used because it most significantly affects the resistance of the icebreaker. The proposed method for determining the resistance to the movement of ships in solid ice makes it possible to predict the ice seaworthiness of ships at the initial stages of design, avoiding expensive experimenta
现代冰池是复杂而昂贵的建筑，试验船的尺寸有限。因此，在自然冷却池中寻找模拟和计算冰阻力的方法是必要的。描述了在实验池中整个冰场中模拟船只运动的条件。这表明，可以使用薄薄的天然冰作为模型冰，并将模型阻力的计算方法引入模型船。有一种方法可以用半模型阻力数据、半经验模型计算结果或模型实验结果来确定船只的阻力。冰阻力的重新计量是已知的基于不同厚度的阻力的依赖性，考虑到冰壳的大小(计数器)，这相当于冰的宽度和原型的宽度。使用船体宽度作为特征线性尺寸的使用是由于它对破冰船阻力的影响最大。这篇文章描述了一种方法，可以在不涉及昂贵的实验研究的情况下预测船只在最初设计阶段的航行阻力，并根据原型船的数据对船的飞行速度进行快速评估。现代冰基础设施是complex和expencructures。在他们里面，船的测试模型是有限的。Therefore，为模具和回放寻找模式和回放的冰反应在开放的基础上与自然生成是相关的。在experental basins described中，一个单独的冰场模型的连接。这是对自然冰的一种侮辱，它可以被称为冰。一艘满载的船被称为“吉文”，这是一种恢复模式的方法。从semi-natural模式的数据，从semi-empirical模型的数据，或从experiment模型的数据。这艘船的反应是由早期的威塞尔决定的。在same time, geometrically similar icebreaker应该被使用。这是《冰人》的《冰人》的《冰人》。hull width，作为characteristic线路，是“因为它是最强大的工具”。这是一种专门针对个人使用的工具，用于在设计的基础上进行操作。Furthermore，这艘船在原型船的后部遇到了困难。
{"title":"Determination of solid ice resistance to icebreaker movement using a model experiment","authors":"Е.М. Грамузов, Н В Калинина, Н.Е. Тихонова, С.Н. Хрунков","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.042","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.042","url":null,"abstract":"Современные ледовые бассейны представляют собой сложные и дорогостоящие сооружения, в которых размеры испытываемых моделей судов ограничены. Поэтому поиск методов моделирования и пересчета ледового сопротивления на натурное судно в открытых бассейнах с естественным охлаждением является актуальным. Описаны условия моделирования движения судов в сплошном ледяном поле в опытовых бассейнах. Показано, что в качестве модельного льда можно использовать тонкий естественный лед и приведена методика пересчета сопротивления модели на натурное судно. Предложен способ определения сопротивления судов путем пересчета с данных по сопротивлению полунатурных моделей, с результатов расчетов по полуэмпирическим моделям или по результатам модельного эксперимента. Пересчет ледового сопротивления осуществляется по известным зависимостям сопротивления от скорости движения при разных толщинах льда для геометрически подобных корпусов ледоколов с учетом масштаба (модуля пересчета), который равен отношению ширины ледокола к ширине ледокола-прототипа. Использование ширины корпуса в качестве характерного линейного размера обусловлено тем, что она наиболее существенно влияет на сопротивление ледокола. Описанный в статье способ определения сопротивления движению судов в сплошных льдах позволяет прогнозировать ледовую ходкость судов на начальных этапах проектирования, не прибегая к дорогостоящим экспериментальным исследованиям, а также выполнить экспресс оценку ледовой ходкости судна по данным судна-прототипа.\u0000 Modern ice basins are complex and expensive structures. In them, the size of the tested models of ships is limited. Therefore, searching for methods for modeling and recalculating ice resistance for a full-scale ship in open basins with natural cooling is relevant. The conditions for modeling the movement of ships in a solid ice field in experimental basins are described. It is shown that thin natural ice can be used as model ice. The method of recalculating the resistance of the model to the resistance of a full-scale ship is given. A method for determining the resistance of ships by recalculation from the data on the resistance of semi-natural models, from the results of calculations based on semi-empirical models, or from the results of a model experiment is proposed. The ship's resistance is calculated by recalculating the known resistance of the prototype vessel depending on the speed of movement for different ice thicknesses. At the same time, geometrically similar icebreaker hulls should be used, considering the scale (conversion module). It is equal to the ratio of the icebreaker's width to the prototype icebreaker's width. The hull width, as a characteristic linear dimension, is used because it most significantly affects the resistance of the icebreaker. The proposed method for determining the resistance to the movement of ships in solid ice makes it possible to predict the ice seaworthiness of ships at the initial stages of design, avoiding expensive experimenta","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"85 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"89013997","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2023-08-28DOI: 10.37220/mit.2023.61.3.039
Э.А. Кузнецов, В.А. Кулеш, О.Э. Суров, Ч.Х. Фам
Существующему регламенту российских ледовых классов и усилений судов почти 25 лет. При его разработке приоритетное внимание уделялось арктическим транспортным судам и ледоколам. Специфика судов других типов, например промысловых, практически не учитывалась. При формальном проектировании новых судов с «эталонными» конструктивными решениями этот регламент сохранял работоспособность и редко выявлял недостатки. Наиболее остро такие недостатки проявлялись в случаях применения регламента к судам иностранной и советской постройки. Несмотря на систематические изменения и дополнения Правил проблемы сохраняются. В работе рассмотрены существующие проблемы регламентации ледовых усилений судов. Показано, что регламентируемые параметры нагрузок, мощности, форштевней, рамного и основного набора, а также наружной обшивки могут приводить к неоправданному завышению требований. Предложены перспективные решения ледовых усилений с «компактным» рамным набором и наружными усилениями. Намечены пути развития прямых расчетов ледовой прочности. The regulations for Russian ice classes and ship reinforcements have been in place for almost 25 years. During its development, priority to Arctic transport vessels and icebreakers was given. The specifics of other types of vessels, for example, commercial ones, were practically not taken into account. During the formal design of new vessels with "standard" design construction, this regulation remained operational and rarely inconsistencies revealed. Such inconsistencies in cases of application of the regulations to foreign and Soviet built vessels were most acutely manifested. Despite systematic changes and additions to the Rules, problems persist. In the paper, the existing problems of regulation of ice reinforcements of ships are considered. The regulated parameters of loads, power, stem, ordinary frame and web frame, shell expansion to unjustified overstatement of requirements can cause is shown. Promising solutions for ice belt with a "compact" web and external strengthening are proposed. The ways of development of direct calculations of ice strength are shown.
{"title":"Problems of ice regulation of non-«standard» structures","authors":"Э.А. Кузнецов, В.А. Кулеш, О.Э. Суров, Ч.Х. Фам","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.039","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.039","url":null,"abstract":"Существующему регламенту российских ледовых классов и усилений судов почти 25 лет. При его разработке приоритетное внимание уделялось арктическим транспортным судам и ледоколам. Специфика судов других типов, например промысловых, практически не учитывалась. При формальном проектировании новых судов с «эталонными» конструктивными решениями этот регламент сохранял работоспособность и редко выявлял недостатки. Наиболее остро такие недостатки проявлялись в случаях применения регламента к судам иностранной и советской постройки. Несмотря на систематические изменения и дополнения Правил проблемы сохраняются. В работе рассмотрены существующие проблемы регламентации ледовых усилений судов. Показано, что регламентируемые параметры нагрузок, мощности, форштевней, рамного и основного набора, а также наружной обшивки могут приводить к неоправданному завышению требований. Предложены перспективные решения ледовых усилений с «компактным» рамным набором и наружными усилениями. Намечены пути развития прямых расчетов ледовой прочности.\u0000 The regulations for Russian ice classes and ship reinforcements have been in place for almost 25 years. During its development, priority to Arctic transport vessels and icebreakers was given. The specifics of other types of vessels, for example, commercial ones, were practically not taken into account. During the formal design of new vessels with \"standard\" design construction, this regulation remained operational and rarely inconsistencies revealed. Such inconsistencies in cases of application of the regulations to foreign and Soviet built vessels were most acutely manifested. Despite systematic changes and additions to the Rules, problems persist. In the paper, the existing problems of regulation of ice reinforcements of ships are considered. The regulated parameters of loads, power, stem, ordinary frame and web frame, shell expansion to unjustified overstatement of requirements can cause is shown. Promising solutions for ice belt with a \"compact\" web and external strengthening are proposed. The ways of development of direct calculations of ice strength are shown.","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"17 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"89415278","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2023-08-28DOI: 10.37220/mit.2023.61.3.024
В.А. Коршунов, Р.С. Мудрик, Д.А. Пономарев, Александр А. Родионов
В данной статье рассмотрен процесс проектирования как один из этапов жизненного цикла конструкций из полимерных композиционных материалов. Для решения особенностей проектирования предлагается система оптимизационного проектирования, которая обеспечивается разработкой цифровой платформы с применением современных интеллектуальных технологий с целью получения изделия с заданными потребительским свойствами. Архитектур цифровой платформы, как интеллектуальной системы проектирования и производства опирается на концепцию базы знаний, имеющую трехслойную иерархическую структуру. Выделены наиболее важные составляющие цифровой платформы – подсистема инженерного анализа, подсистема искусственного интеллекта. Рассмотрена структура потока информации при работе цифровой платформы, отмечены особенности применительно к морским инженерным сооружениям. Для демонстрации оптимизационного подхода рассмотрена процедура проектирования с применением инструментов разрабатываемой цифровой платформы. This article considers the design process as one of the stages of the life cycle of structures made of polymer composites. In order to solve the peculiarities of design, the system of optimized design is proposed, which is provided by the development of a digital platform using modern intelligent technologies in order to obtain a product with the given consumer properties. The architecture of the digital platform as an intelligent design and production system is based on the concept of a knowledge base with a three-layer hierarchical structure. The main components of the digital platform - subsystem of engineering analysis, subsystem of artificial intelligence - are highlighted. The structure of the information flow during the operation of the digital platform is considered and the peculiarities related to offshore engineering structures are noted. In order to demonstrate the optimization approach, the design process using the tools of the digital platform under development is considered.
{"title":"Application of modern intelligent technologies for designing polymer composite structures","authors":"В.А. Коршунов, Р.С. Мудрик, Д.А. Пономарев, Александр А. Родионов","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.024","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.024","url":null,"abstract":"В данной статье рассмотрен процесс проектирования как один из этапов жизненного цикла конструкций из полимерных композиционных материалов. Для решения особенностей проектирования предлагается система оптимизационного проектирования, которая обеспечивается разработкой цифровой платформы с применением современных интеллектуальных технологий с целью получения изделия с заданными потребительским свойствами. Архитектур цифровой платформы, как интеллектуальной системы проектирования и производства опирается на концепцию базы знаний, имеющую трехслойную иерархическую структуру. Выделены наиболее важные составляющие цифровой платформы – подсистема инженерного анализа, подсистема искусственного интеллекта. Рассмотрена структура потока информации при работе цифровой платформы, отмечены особенности применительно к морским инженерным сооружениям. Для демонстрации оптимизационного подхода рассмотрена процедура проектирования с применением инструментов разрабатываемой цифровой платформы.\u0000 This article considers the design process as one of the stages of the life cycle of structures made of polymer composites. In order to solve the peculiarities of design, the system of optimized design is proposed, which is provided by the development of a digital platform using modern intelligent technologies in order to obtain a product with the given consumer properties. The architecture of the digital platform as an intelligent design and production system is based on the concept of a knowledge base with a three-layer hierarchical structure. The main components of the digital platform - subsystem of engineering analysis, subsystem of artificial intelligence - are highlighted. The structure of the information flow during the operation of the digital platform is considered and the peculiarities related to offshore engineering structures are noted. In order to demonstrate the optimization approach, the design process using the tools of the digital platform under development is considered.","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"57 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"84961087","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2023-08-28DOI: 10.37220/mit.2023.61.3.028
А.Л. Мелконян, Д.А. Николаев, М.В. Чуклин
Работа посвящена разработке расчётного комплекса (модель, алгоритм и программа) для исследования параметров вибрации многоопорного криволинейного трубопровода переменного поперечного сечения (амплитуды смещений, внутренних усилий и опорных реакций), по которому протекает идеальная несжимаемая жидкость. Разработана модель трубопровода в виде квазиодномерной конечно-элементной системы. Алгоритм расчета построен на базе метода парциальных откликов в его дискретном варианте. Влияние протекающей жидкости учтено приложением дополнительной инерционной нагрузки, которая, в свою очередь, учитывается коррекцией и модификацией инерционно-жесткостных характеристик элементов модели трубопровода и действующей на них внешней нагрузки. Выведены формулы для парциальных откликов и парциальных параметров, необходимые при реализации предложенного алгоритма. Для решения поставленной задачи была разработана математическая модель, учитывающая действие сил, обусловленных протеканием жидкости. Разработан алгоритм расчёта параметров вибрации принятой модели. Для проведения расчётов параметров вибрации трубопровода была создана программа «Koriolis». Выполнено исследование влияния составляющих дополнительной инерционной нагрузки на параметры вибрации и значения собственных частот рассматриваемой конструкции. Совокупность выполненных работ привела к выполнению поставленной цели - созданию расчётного комплекса для определения параметров вибрации многоопорного криволинейного трубопровода переменного поперечного сечения. The work is devoted to the design of a computational complex (model, algorithm and program) to study the vibration parameters of a multi-supported curvilinear pipeline of variable cross-section (displacement amplitude, internal forces and support reactions) through which a perfect incompressible fluid flows. A model of a pipeline represented by a quasi-one-dimensional finite-element system was developed. The calculation algorithm is based on the partial response method in its discrete version. the velocity pulsation accounting is made by the method of successive approximations. The influence of the flowing fluid is taken into account by applying additional inertial load, which, in turn, is taken into account by correcting and modifying the inertial-stiffness characteristics of the pipeline model elements and the external load acting on them. Formulas for partial responses and partial parameters required in the implementation of the proposed algorithm were derived. To solve the problem, a mathematical model that takes into account the action of forces caused by the flow of fluid was developed. An algorithm for calculating the vibration parameters of the adopted model was developed. The «Koriolis» program was created to calculate the vibration parameters of the pipeline The influence of the components of the additional inertial load on the vibration parameters and the values of natural frequencies of the considered structure was investigated. The totality of the
{"title":"Model, algorithm and program for calculation of vibration parameters of a multi-support curvilinear pipeline of variable cross-section","authors":"А.Л. Мелконян, Д.А. Николаев, М.В. Чуклин","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.028","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.028","url":null,"abstract":"Работа посвящена разработке расчётного комплекса (модель, алгоритм и программа) для исследования параметров вибрации многоопорного криволинейного трубопровода переменного поперечного сечения (амплитуды смещений, внутренних усилий и опорных реакций), по которому протекает идеальная несжимаемая жидкость. Разработана модель трубопровода в виде квазиодномерной конечно-элементной системы. Алгоритм расчета построен на базе метода парциальных откликов в его дискретном варианте. Влияние протекающей жидкости учтено приложением дополнительной инерционной нагрузки, которая, в свою очередь, учитывается коррекцией и модификацией инерционно-жесткостных характеристик элементов модели трубопровода и действующей на них внешней нагрузки. Выведены формулы для парциальных откликов и парциальных параметров, необходимые при реализации предложенного алгоритма. Для решения поставленной задачи была разработана математическая модель, учитывающая действие сил, обусловленных протеканием жидкости. Разработан алгоритм расчёта параметров вибрации принятой модели. Для проведения расчётов параметров вибрации трубопровода была создана программа «Koriolis». Выполнено исследование влияния составляющих дополнительной инерционной нагрузки на параметры вибрации и значения собственных частот рассматриваемой конструкции. Совокупность выполненных работ привела к выполнению поставленной цели - созданию расчётного комплекса для определения параметров вибрации многоопорного криволинейного трубопровода переменного поперечного сечения.\u0000 The work is devoted to the design of a computational complex (model, algorithm and program) to study the vibration parameters of a multi-supported curvilinear pipeline of variable cross-section (displacement amplitude, internal forces and support reactions) through which a perfect incompressible fluid flows. A model of a pipeline represented by a quasi-one-dimensional finite-element system was developed. The calculation algorithm is based on the partial response method in its discrete version. the velocity pulsation accounting is made by the method of successive approximations. The influence of the flowing fluid is taken into account by applying additional inertial load, which, in turn, is taken into account by correcting and modifying the inertial-stiffness characteristics of the pipeline model elements and the external load acting on them. Formulas for partial responses and partial parameters required in the implementation of the proposed algorithm were derived. To solve the problem, a mathematical model that takes into account the action of forces caused by the flow of fluid was developed. An algorithm for calculating the vibration parameters of the adopted model was developed. The «Koriolis» program was created to calculate the vibration parameters of the pipeline The influence of the components of the additional inertial load on the vibration parameters and the values of natural frequencies of the considered structure was investigated. The totality of the","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"1 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"90986155","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2023-08-28DOI: 10.37220/mit.2023.61.3.022
Александр А. Родионов
Рассмотрены истоки строительной механики, которые ведут свое начало с возведения величественных инженерных сооружений древности. Развитие строительного дела в древней Греции стимулировало разработку статики, составляющую основу строительной механики. Богатейший опыт возведения инженерных сооружений Римской империи обобщен в десятитомном трактате Витрувия об архитектуре. Эпоха возрождения сформировала устойчивый интерес к науке о прочности. Начало XVIII ознаменовано поиском путей применения нового математического аппарата интегро-дифференциального исчисления Ньютона-Лейбница в физике и механике. Значительные результаты в этом направлении получены Яковом и Иоганном Бернулли, Эйлером, Лагранжем. Применение железа в создании инженерных сооружений при обустройстве путей сообщения способствовало окончательному формирования науки о прочности, на базе которой трудами И.Г. Бубнова – математика, механика и корабельного инженера создана наука - строительная механика корабля. Фундаментальные основы строительной механики корабля постоянно совершенствовались и совершенствуются последующими поколениями ученых и практиков, но сохраняют в себе главные положения, сформулированные ее основателем. Перспективные направления развития строительной механики определяются широким применением высокоточных математических моделей, применением новых композиционных материалов, аддитивных технологий изготовления деталей и конструкций для создания надежных объектов, с требуемыми характеристиками эффективности. The origins of construction mechanics, which originate from the construction of majestic engineering structures of antiquity, are considered. The development of the construction business in ancient Greece stimulated the development of statics, which forms the basis of construction mechanics. The richest experience in the construction of engineering structures of the Roman Empire is summarized in Vitruvius' ten-volume treatise on architecture. The Renaissance era forms a steady interest in the science of strength. The beginning of the XVIII century was marked by the search for ways to apply the new mathematical apparatus of the Newton-Leibniz integro-differential calculus in physics and mechanics. Significant results in this direction were obtained by Yakov and Johann Bernoulli, Euler, Lagrange. The use of iron in the creation of engineering structures in the arrangement of communication routes contributed to the final formation of the science of strength, on the basis of which the works of I.G. Bubnov, a mathematician, mechanic and ship engineer created the science of ship construction mechanics. The fundamental foundations of the ship's structural mechanics have been constantly improved and are being improved by subsequent generations of scientists and practitioners, but they retain the main provisions formulated by its founder. Promising areas of development of structural mechanics are determined by the widespread use of high-precision mathematical models, the use of ne
{"title":"The science of strength before and after I.G. Bubnov. To the 150th anniversary of the founder of the ship's structural mechanics","authors":"Александр А. Родионов","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.022","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.022","url":null,"abstract":"Рассмотрены истоки строительной механики, которые ведут свое начало с возведения величественных инженерных сооружений древности. Развитие строительного дела в древней Греции стимулировало разработку статики, составляющую основу строительной механики. Богатейший опыт возведения инженерных сооружений Римской империи обобщен в десятитомном трактате Витрувия об архитектуре. Эпоха возрождения сформировала устойчивый интерес к науке о прочности. Начало XVIII ознаменовано поиском путей применения нового математического аппарата интегро-дифференциального исчисления Ньютона-Лейбница в физике и механике. Значительные результаты в этом направлении получены Яковом и Иоганном Бернулли, Эйлером, Лагранжем. Применение железа в создании инженерных сооружений при обустройстве путей сообщения способствовало окончательному формирования науки о прочности, на базе которой трудами И.Г. Бубнова – математика, механика и корабельного инженера создана наука - строительная механика корабля. Фундаментальные основы строительной механики корабля постоянно совершенствовались и совершенствуются последующими поколениями ученых и практиков, но сохраняют в себе главные положения, сформулированные ее основателем. Перспективные направления развития строительной механики определяются широким применением высокоточных математических моделей, применением новых композиционных материалов, аддитивных технологий изготовления деталей и конструкций для создания надежных объектов, с требуемыми характеристиками эффективности.\u0000 The origins of construction mechanics, which originate from the construction of majestic engineering structures of antiquity, are considered. The development of the construction business in ancient Greece stimulated the development of statics, which forms the basis of construction mechanics. The richest experience in the construction of engineering structures of the Roman Empire is summarized in Vitruvius' ten-volume treatise on architecture. The Renaissance era forms a steady interest in the science of strength. The beginning of the XVIII century was marked by the search for ways to apply the new mathematical apparatus of the Newton-Leibniz integro-differential calculus in physics and mechanics. Significant results in this direction were obtained by Yakov and Johann Bernoulli, Euler, Lagrange. The use of iron in the creation of engineering structures in the arrangement of communication routes contributed to the final formation of the science of strength, on the basis of which the works of I.G. Bubnov, a mathematician, mechanic and ship engineer created the science of ship construction mechanics. The fundamental foundations of the ship's structural mechanics have been constantly improved and are being improved by subsequent generations of scientists and practitioners, but they retain the main provisions formulated by its founder. Promising areas of development of structural mechanics are determined by the widespread use of high-precision mathematical models, the use of ne","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"147 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"80582733","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2023-08-28DOI: 10.37220/mit.2023.61.3.025
В.А. Коршунов, Р.С. Мудрик, Д.А. Пономарев, Александр А. Родионов
В работе исследуются возможности инженерной методики проектирования конструктивной защиты судов с ядерной энергетической установкой с помощью численных моделей метода конечных элементов. Выполнен анализ инженерного подхода для расчета энергоемкости защитных конструкций. Выявлены допущения о локализации зоны разрушения и принятых механизмов отказа. Предложена корректировка методики, обеспечивающая снижение избыточных запасов. Расчетные модели МКЭ адаптированы к вычислению энергоемкости конструктивной защиты при ее деформировании и разрушении в процессе бортового тарана носовой оконечность другого судна. Назначаемые размеры конечных элементов и расчетные значения предельной деформации в моделях МКЭ определены на основе серии численных расчётов, верифицированных апробированными инженерными методиками. С помощью численных моделей выполнен анализ допущения о линейном суммировании независимо вычисленных энергий разрушения составляющих конструкций для определения полной энергии разрушения конструкций в составе корпуса. The paper explores the possibilities of an engineering technique for designing the structural protection of ships with a nuclear power plant using numerical models of the finite element method. An analysis of the engineering approach for the calculation of energy absorption by protective structures is carried out. Assumptions about the localization of the destruction zone and the accepted failure mechanisms are revealed. An adjustment of the methodology is proposed, which ensures the reduction of excess stocks. FEM computational models are adapted to the calculation of the energy absorption of structural protection during its deformation and destruction during the onboard ramming of the bow of another vessel. The assigned sizes of finite elements and the calculated values of the limiting deformation in the FEM models are determined on the basis of a series of numerical calculations verified by proven engineering methods. With the help of numerical models, the analysis of the assumption about the linear summation of independently calculated fracture energies of constituent structures was performed to determine the total fracture energy of structures in the hull.
{"title":"Application of numerical methods for analysis of the methodology for designing the structural protection of ships with nuclear power plants","authors":"В.А. Коршунов, Р.С. Мудрик, Д.А. Пономарев, Александр А. Родионов","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.025","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.025","url":null,"abstract":"В работе исследуются возможности инженерной методики проектирования конструктивной защиты судов с ядерной энергетической установкой с помощью численных моделей метода конечных элементов. Выполнен анализ инженерного подхода для расчета энергоемкости защитных конструкций. Выявлены допущения о локализации зоны разрушения и принятых механизмов отказа. Предложена корректировка методики, обеспечивающая снижение избыточных запасов. Расчетные модели МКЭ адаптированы к вычислению энергоемкости конструктивной защиты при ее деформировании и разрушении в процессе бортового тарана носовой оконечность другого судна. Назначаемые размеры конечных элементов и расчетные значения предельной деформации в моделях МКЭ определены на основе серии численных расчётов, верифицированных апробированными инженерными методиками. С помощью численных моделей выполнен анализ допущения о линейном суммировании независимо вычисленных энергий разрушения составляющих конструкций для определения полной энергии разрушения конструкций в составе корпуса.\u0000 The paper explores the possibilities of an engineering technique for designing the structural protection of ships with a nuclear power plant using numerical models of the finite element method. An analysis of the engineering approach for the calculation of energy absorption by protective structures is carried out. Assumptions about the localization of the destruction zone and the accepted failure mechanisms are revealed. An adjustment of the methodology is proposed, which ensures the reduction of excess stocks. FEM computational models are adapted to the calculation of the energy absorption of structural protection during its deformation and destruction during the onboard ramming of the bow of another vessel. The assigned sizes of finite elements and the calculated values of the limiting deformation in the FEM models are determined on the basis of a series of numerical calculations verified by proven engineering methods. With the help of numerical models, the analysis of the assumption about the linear summation of independently calculated fracture energies of constituent structures was performed to determine the total fracture energy of structures in the hull.","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"37 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"88183932","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
В настоящее время ведется интенсивное освоение нефтегазоконденсатных месторождений на арктическом шельфе России, сопровождающееся вводом в эксплуатацию большого количества современных ледокольных судов, включая арктические суда двойного действия. Указанные обстоятельства актуализируют узловые задачи проектирования и обеспечения прочности гребных винтов, а также обеспечения работоспособности главного двигателя в ледовых условиях. Снижение уровня ледовых нагрузок, а также улучшение гидродинамических и кавитационных характеристик ледокольных гребных винтов являются узловыми задачами в вопросе улучшения их эксплуатационных характеристик. Сформулированные задачи могут быть решены с помощью применения «острой» профилировки. В свою очередь, это конструктивное решение требует применения уточненных методов определения ледовых нагрузок для расчетов напряженно-деформированного состояния лопасти, а также методов назначения прочных размеров из условия совместного обеспечения статической и усталостной прочности. В работе рассмотрено влияние новой «острой» профилировки на величину локальных ледовых нагрузок. По результатам исследований, помимо снижения уровня ледовых нагрузок на 25-30%, отмечено, что применение новой «острой» профилировки позволит улучшить гидродинамическую эффективность ледокольного гребного винта на 3-4%. Последнее позволит снизить величину дискового отношения из условия предотвращения начала второй стадии кавитации. Таким образом, связанное решение поставленных задач является преимущественным методом повышения эксплуатационной эффективности ледокольных гребных винтов при работе в ледовых условиях. Nowadays there is intensive development of oil-and-gas-condensate fields on the Russian Arctic shelf, which is accompanied by modern icebreaking vessels commission, including Arctic double-acting vessels. These circumstances bring into focus the main tasks of propeller design and strength assurance, as well as main engine operability maintenance in ice conditions. Ice loads reduction with hydrodynamic and cavitation improvement are the key tasks of modern icebreaking propeller design. They can be effectively solved by blade ‘sharp’ profiling application. However, this technique requires refined methodology to determine blade loading conditions in order to assign propeller scantlings proceeding from both static and fatigue strength assurance. The effect of blade ‘sharp’ profiling results in 25-30% ice loads reduction and 3-4% hydrodynamic efficiency increase. The latter also results in preventing the onset of propeller second stage cavitation.
{"title":"Methods to improve the operational efficiency of icebreaking propellers","authors":"А.В. Андрюшин, Е.В. Шапков, С.В. Рябушкин, А.Ю. Воронин","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.033","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.033","url":null,"abstract":"В настоящее время ведется интенсивное освоение нефтегазоконденсатных месторождений на арктическом шельфе России, сопровождающееся вводом в эксплуатацию большого количества современных ледокольных судов, включая арктические суда двойного действия. Указанные обстоятельства актуализируют узловые задачи проектирования и обеспечения прочности гребных винтов, а также обеспечения работоспособности главного двигателя в ледовых условиях. Снижение уровня ледовых нагрузок, а также улучшение гидродинамических и кавитационных характеристик ледокольных гребных винтов являются узловыми задачами в вопросе улучшения их эксплуатационных характеристик. Сформулированные задачи могут быть решены с помощью применения «острой» профилировки. В свою очередь, это конструктивное решение требует применения уточненных методов определения ледовых нагрузок для расчетов напряженно-деформированного состояния лопасти, а также методов назначения прочных размеров из условия совместного обеспечения статической и усталостной прочности. В работе рассмотрено влияние новой «острой» профилировки на величину локальных ледовых нагрузок. По результатам исследований, помимо снижения уровня ледовых нагрузок на 25-30%, отмечено, что применение новой «острой» профилировки позволит улучшить гидродинамическую эффективность ледокольного гребного винта на 3-4%. Последнее позволит снизить величину дискового отношения из условия предотвращения начала второй стадии кавитации. Таким образом, связанное решение поставленных задач является преимущественным методом повышения эксплуатационной эффективности ледокольных гребных винтов при работе в ледовых условиях.\u0000 Nowadays there is intensive development of oil-and-gas-condensate fields on the Russian Arctic shelf, which is accompanied by modern icebreaking vessels commission, including Arctic double-acting vessels. These circumstances bring into focus the main tasks of propeller design and strength assurance, as well as main engine operability maintenance in ice conditions. Ice loads reduction with hydrodynamic and cavitation improvement are the key tasks of modern icebreaking propeller design. They can be effectively solved by blade ‘sharp’ profiling application. However, this technique requires refined methodology to determine blade loading conditions in order to assign propeller scantlings proceeding from both static and fatigue strength assurance. The effect of blade ‘sharp’ profiling results in 25-30% ice loads reduction and 3-4% hydrodynamic efficiency increase. The latter also results in preventing the onset of propeller second stage cavitation.","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"43 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"86638468","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
京公网安备 11010802042870号
京ICP备2023020795号-1
扫码关注我们
求助内容：
应助结果提醒方式：