Определение скорости приводнения
a - угол атаки;
d - угол между нормалью к поверхности воды и продольной осью тела.
Рисунок 8 - Приводнение тела на взволнованную поверхность
В соответствии с (1.2) для нахождения характеристик удара о воду необходимо знать присоединенные массы погруженной части тела, а также скорости изменения присоединенных масс. В настоящее время нет расчетных зависимостей, позволяющих определить присоединенные массы тела любой формы. Имеются только аналитические выражения для вычисления присоединенных масс трехосного эллипсоида . В силу этого погруженную часть тела принято заменять половиной трехосного эллипсоида, причем одну полуось (ось ln) направим нормально к поверхности воды, а ее размер будем полагать равным глубине погружения головной части тела в данный момент времени. Вторую полуось (ось lt) направим по касательной к поверхности воды, а ее размер будем определять как отношение текущего радиуса погруженной головной части к синусу угла встречи (lt=r/sinq). Третья полуось эллипсоида (lb) направлена по бинормали к первым двум и ее значение равно текущему радиусу погруженной головной части тела (lb=r). По мере погружения тела размеры осей будут изменяться.
В случае движения в воде трехосного эллипсоида с полуосями а, b, с присоединенные массы выражаются через его объем эллипсоида (4/З)πаbс:
λ11=(4/3)πρ abc A/(2-A);
λ22=(4/3)πρ abc B/(2-B);
λ33=(4/3)πρ abc C/(2-C),
где коэффициенты А, В, С определяются геометрическими параметрами эллипсоида.
Алгоритм решения задачи
Задача вычисления ударных воздействий при приводнении буя в общем случае чрезвычайно сложна и в настоящее время не может быть решена без введения определенных допущений. Основными такими допущениями являются:
- движение буя рассматривается только в вертикальной плоскости.
- обычно скорость приводнения буя велика, поэтому при ударе о воду образуется каверна.
В силу этого будем полагать, что погружается тело с головной частью, имеющей профиль каверны. Погруженную часть будем представлять в виде половины трехосного эллипсоида, причем одна из его осей равна глубине погружения головной части, вторая ось найдется как R(s)/sinq, где R – текущий радиус погруженной части каверны, который зависит от числа кавитации s, а q - угол приводнения. Присоединенные массы погруженной части будем находить как половины присоединенных масс трехосного эллипсоида.
В общем виде алгоритм вычисления силы удара и перегрузок состоит из следующих шагов:
Шаг 1. Ввод исходных данных:
- массы буя, длины и диаметра корпуса, длины головной части, диаметра плоского среза головной части;
- скорости и угла приводнения буя, значения коэффициента лобового сопротивления.
Шаг 2. Для начальных условий вычисляем:
- число кавитации s;
- возможные размеры каверны – диаметр и длину продольной полуоси;
- для принятого шага интегрирования и начальных условий входа в воду определяем форму и размеры погруженной части каверны;
- находим значения присоединенных масс погруженной части.
Шаг 3. Вычисляем значения проекций ударного воздействия Rx на продольную и Ry на нормальную оси аппарата и соответствующие им перегрузки nx, ny.
Шаг 4. Одним из численных методов для выбранного шага интегрирования решаем систему уравнений:
где V – скорость; q - угол наклона траектории; nx, ny – перегрузки; S – пройденный путь; X ,Y – координаты траектории и вычисляем текущее значение времени t = t + dt.
Шаг 5. Если время меньше наперед заданного или пройденный путь меньше длины головной части, то следует идти к шагу 2, иначе остановить счет.
На основе этого алгоритма составлена вычислительная программа, которая позволяет определить действующие перегрузки исходя из условий приводнения.
Анализ полученных результатов
На предварительном этапе допустимая скорость приводнения определялась при следующих допущениях:
- изделие приводняется нормально к водной поверхности
- головная часть изделия представляет собой усеченный конус, причем радиус меньшего основания равен 0,1 м., а радиус большего основания равен радиусу корпуса изделия – 0,22 м.
Актуальное на сайте:
Сравнительные характеристики шин при эксплуатации в зависимости от их
конструкции
Классификация шин Маркировка шин Конструктивные элементы и основные размеры шин Многослойное внутреннее строение шины Необходимые качества шины Эксплуатация и уход за шинами
Классификация шин в зависимости от назначения:
для легковых ав ...
Общие сведения о конструкции изделия
Назначение коробок передач – изменять крутящийся момент, скорость и направление движения автомобиля. У автомобильных двигателей с уменьшением частоты вращения коленчатого вала крутящийся момент незначительно возрастает, достигая максималь ...
Расчет площадей административно-бытовых и общественных
помещений
Вспомогательные помещения (административные, общественные, бытовые) являются объектами архитектурного проектирования.
Расчет площадей отдельных вспомогательных помещений производится по соответствующим нормам. Для этого пользуемся СниП 2 ...
Автомобильные дизельные топлива