hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Scienceshydrophysics-837Research ArticleВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОРСКИХ ОБЪЕКТОВ, ОКЕАНА И АТМОСФЕРЫINTERACTION OF MARINE OBJECTS*, OCEAN‏ AND ‏ATMOSPHEREИзгибно-крутильный флаттер как причина возникновения гидродинамической неустойчивости подъемно-мачтовых устройствBending-Torsion Flutter as a Reason of Hydrodynamic Instability of Mast Hoisting GearsСухоруковА. Л.SykhorukovA. L.

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg

su_andr@yahoo.comОАО Центральное конструкторское бюро морской техники «Рубин»РоссияCentral Design Bureau for Marine Engineering «Rubin»Russian Federation201517112022818793Copyright © Сухоруков А.Л., 20222022Сухоруков А.Л.Sykhorukov A.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/837

В работе рассматриваются причины возникновения гидродинамической неустойчивости подъемно-мачтовых устройств, связанные с взаимодействием изгибных и крутильных колебаний конструкции в потоке жидкости. Подъемно-мачтовое устройство, нагруженное гидродинамическими силами, является неконсервативной (автоколебательной) системой. Для таких систем при определенных сочетаниях параметров системы и скорости внешнего потока (критической скорости) возможны неустойчивые режимы движения. Естественно, возникает вопрос о возможности возникновения такого явления в пределах эксплуатационных скоростей реальных конструкций и разработке соответствующих расчетных методов. Приведены уравнения изгибно-крутильных колебаний подъемно-мачтовых устройств как стержня переменного поперечного сечения, работающего на изгиб и кручение в потоке жидкости. На основе метода комплексных амплитуд предложен алгоритм расчета критической скорости изгибно-крутильного флаттера подъемно-мачтовых устройств, широко использующий возможности современных вычислительных средств. С использованием данного алгоритма на примере реальной конструкции определены комплексные собственные числа, позволяющие судить об устойчивости подъемно-мачтового устройства в потоке жидкости при заданной скорости движения подводного объекта и определять собственные частоты колебаний. Приведены рекомендации, использование которых позволяет повысить порог устойчивости конструкции к изгибно-крутильному флаттеру.

This paper examines the reasons of hydrodynamic instability of Mast Hoisting Gears that are related to interactions of bending and torsional oscillations of a structure in the hydraulic flow. A mast hoisting gear loaded by hydrodynamic forces is a non-conservative (self-oscillating) system. Unsteady modes of motion are possible for such systems under certain combinations of the system parameters and speed of external flow (critical speed). Naturally, this brings up the question of the possibility of occurrence of such an event within the limits of operational speeds of real structures and development of respective calculation methods. The paper presents equations of bending-torsion oscillations of Mast Hoisting Gears as a rod of variable cross-section working in bending and in torsion in the hydraulic flow. A calculation algorithm of a critical speed of Mast Hoisting Gear bending-torsion flutter is suggested based on the complex amplitude method. The algorithm extensively uses the capabilities of state-of-the-art computing aids. Taking as an example the actual Mast Hoisting Gear design, complex eigenvalues are determined that allows to assess the Mast Hoisting Gear stability in the hydraulic flow at the specified speed of an underwater object and to determine natural frequencies of oscillations using this algorithm. This paper gives recommendations allowing increase the structure stability threshold to bending-torsion flutter.

флаттерподъемно-мачтовое устройствокритическая скоростьгидроупругостьустойчивость движенияметод комплексных амплитудfluttermast hoisting gearcritical speedhydroelasticitymotion stabilitycomplex amplitude methodReferencesАлдошин Г. Т. Теория линейных и нелинейных колебаний. СПб.: Лань, 2013. 312 с.Алдошин Г. Т. Теория линейных и нелинейных колебаний. СПб.: Лань, 2013. 312 с.Болотин В. В. Неконсервативные задачи теории упругой устойчивости. М.: Физматлит, 1961. 340 с.Болотин В. В. Неконсервативные задачи теории упругой устойчивости. М.: Физматлит, 1961. 340 с.Девнин С. И. Гидроупругость конструкций при отрывном обтекании. Л.: Судостроение, 1975. 192 с.Девнин С. И. Гидроупругость конструкций при отрывном обтекании. Л.: Судостроение, 1975. 192 с.Келдыш М. В. Избранные труды. Механика. М.: Наука, 1985. 568 с.Келдыш М. В. Избранные труды. Механика. М.: Наука, 1985. 568 с.Светлицкий В. А. Механика стержней. Т. 2. М.: Высшая школа, 1987. 304 с.Светлицкий В. А. Механика стержней. Т. 2. М.: Высшая школа, 1987. 304 с.Светлицкий В. А. Механика трубопроводов и шлангов. М.: Машиностроение, 1982. 280 с.Светлицкий В. А. Механика трубопроводов и шлангов. М.: Машиностроение, 1982. 280 с.Фын Я. Ц. Введение в теорию аэроупругости М.: Физматлит, 1959. 524 с.Фын Я. Ц. Введение в теорию аэроупругости М.: Физматлит, 1959. 524 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.