Об устойчивости подводного планера-глайдера на балансировочных режимах движения
Аннотация
На основе численного решения осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье—Стокса определены гидродинамические характеристики подводного планера-глайдера. Рассмотрены методологические аспекты определения коэффициентов вращательных производных гидродинамических сил и моментов подводных объектов на основе механизма «скользящих вычислительных сеток», реализованного во многих расчетных комплексах механики жидкости и газа. Указаны основные этапы создания расчетной модели для решения подобных задач. В результате нестационарного расчета обтекания подводного объекта вязкой жидкостью определены поля скоростей и давлений в потоке. Получены соотношения, позволяющие по заданным значениям гидродинамических воздействий определять коэффициенты вращательных производных гидродинамических сил и моментов. Построена математическая модель движения глайдера. Приведены зависимости параметров движения глайдера при действии знакопеременной избыточной плавучести. На основе анализа корней характеристического уравнения линеаризованной системы определены области устойчивости глайдера на балансировочных режимах движения при варьировании величиной избыточной плавучести, значением метацентрической высоты, а также плечом избыточной плавучести.
Об авторах
А. Л. Сухоруков
АО Центральное конструкторское бюро морской техники «Рубин»
Россия
Россия
Санкт-Петербург
М. А. Титов
АО Центральное конструкторское бюро морской техники «Рубин»
Россия
Россия
Санкт-Петербург
Список литературы
1. Eriksen C. C., Osse T. J., Light R. D., Wen T., Lehman T. W., Sabin P. L., Ballard J. W., Ghiodi A. M. Seaglider: A long range autonomous underwater vehicle for oceanographic research // IEEE J. Oceanic Engin. 2001. V. 26, Issue 4. P. 424—436.
2. Rudnick D. L., Davis R. E., Eriksen C. C., Fratantoni D. M., Perry M. J. Underwater gliders for ocean research // Marine Technology Society Journal. 2004. V. 38, N. 1. P. 48—59.
3. D’Spain G. L., Zimmerman R., Jenkins S. A., Luby J. C., Brodsky P. Underwater acoustic measurements with a flying wing glider // J. Acoust. Soc. Am. 2007. V. 121, N. 5, Pt. 2. P. 3107.
4. Wood Stephen L. Autonomous underwater gliders // Underwater vehicles. 2008. Florida Institute of Technology. P. 505—529.
5. Пинегин А. Н. О планировании под действием знакопеременной избыточной плавучести как способе движения подводных лодок и аппаратов // Юбилейный научно-технический отчет ЦКБ МТ «Рубин». СПб., 2011, C. 49—60.
6. Кожемякин И. В., Рождественский К. В., Рыжов В. А., Смольников А. В., Татаренко Е. И. Подводные глайдеры: вчера, сегодня, завтра (часть 1) // Морской вестник. 2013. № 1(45). С. 113—117.
7. Кожемякин И. В., Рождественский К. В., Рыжов В. А., Смольников А. В., Татаренко Е. И. Подводные глайдеры: вчера, сегодня, завтра (часть 2) // Морской вестник. 2013. № 2(46). С. 98—101.
8. Виноградов Н. И., Крейндель С. А., Лев И. Г., Нисневич М. З. Привязные подводные системы. Аэрогидродинамические характеристики при установившемся движении. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2005. 304 с.
9. Сухоруков А. Л., Титов М. А. Об использовании эффекта планирования для движения подводных аппаратов // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2012. Т. 5, № 4. С. 88—101.
10. Рождественский В. В. Динамика подводной лодки. Т. 1. Л.: Судостроение, 1970. 352 с.
11. Пантов Е. Н., Махин Н. Н., Шереметов Б. Б. Основы теории движения подводных аппаратов. Л.: Судостроение, 1973. 216 с.
12. Федяевский К. К. Избранные труды. Л.: Судостроение, 1975. 440 с.
13. Федяевский К. К., Соболев Г. В. Управляемость корабля. Л.: Судпромгиз, 1963. 376 с.
14. Фирсов Г. А. Управляемость корабля. Л.: Изд-во ВМИУ им. Ф. Э. Дзержинского, 1954. 176 с.
15. Гурьев Ю. В., Ткаченко И. В. Компьютерные технологии в корабельной гидродинамике. Монография. СПб.: Изд-во ВУНЦ ВМФ «ВМА», 2010. 326 с.
16. Сухоруков А. Л., Каверинский А. Ю. Опыт использования программного комплекса «Star-CD» при решении некоторых практических задач гидродинамики подводной лодки // Сборник трудов третьей конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM, М., 2002. С. 119—126.
17. Сухоруков А. Л. Использование вычислительных программных комплексов для определения гидродинамических характеристик подводных лодок // Межотраслевая научно-практическая конференция ВОКОР-2006, 1 ЦНИИ МО РФ, Труды конференции, СПб., 2006. С. 45—54.
18. Bellevre D., Diaz de Tuesta A., Perdon P. Submarine manoeurability assessment using Computational Fluid Dynamic tools // Twenty-Third Symposium on Naval Hydrodynamics, France, 2001.
19. Ray A., Singh S. N., Seshadri V. Evaluation of linear and nonlinear hydrodynamic coefficients of underwater vehicles using CFD // Proc. 28th ASME Conf. On Ocean, Offshore and Arctic Engineering. Honolulu, Hawaii, USA, 2009.
20. Vaz G., Toxopeus S., Holmes S. Calculation of manoeuvring forces on submarines using two viscous-flow solvers // Proc. 29th ASME Conf. On Ocean, Offshore and Arctic Engineering. Shanghai, China, 2010.
21. Остославский И. В. Аэродинамика самолета. М.: Оборонгиз, 1957. 562 с.
22. Остославский И. В., Стражева И. В. Динамика полета. Устойчивость и управляемость летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1965. 468 с.
Рецензия
Для цитирования:
Сухоруков А.Л., Титов М.А. Об устойчивости подводного планера-глайдера на балансировочных режимах движения. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016;9(3):66-79.
For citation:
Sukhorukov A.L., Titov M.A. On underwater glider’s stability in balancing mode of motion. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2016;9(3):66-79. (In Russ.)
Просмотров:
91
Послать статью по эл. почте 