Сообщений в теме: 11

[rabah]

Характеристики построенных и испытанных водоизмещающих стальных катеров

Попалась в руках книжка от инж. Алфред Пишка „Проектирование катеров“, 1963г- перевод с немецкого инж. Гудимовича под редакцией и примечаниями инж. Емельянова. Немецкое издание от 1959 г названо „Руководство по конструированию моторных лодок и моторных яхт“. Содержит данные о построенных и испытанных 250 катерах и других малых судах в ФРГ в периоде до 1950г из дерева, стали и алюминиева сплава.

Решил что для читателей форума „Катера и яхты“ эта тема будет интересна если выбрать 9 стальные катера длиной по ватерлинии L  от 15,58м до 25,50м из этой книге и к ним добавить еще две современные моторные яхты, проектированные в компании Си Тех из Нижний Новгород.

Представляю вашему вниманию сравнительную таблицу с характеристиками судов.

При этом у три из этих 9 не хватали данные по некоторым характеристикам. Пришлось дополнительно их вычислять по существующим формулам и графикам для расчета гребных винтов, указанные в книге. Расчеты приложил в конце мою сравнительную таблицу- для моторную яхту длиной L = 15,58м, для полицейского катера L = 17,20м и для пассажирского катера L = 25,50м. Нехватающие дополнительные характеристики добавлены в сравнительную таблицу красным цветом.

У два из других выбранных – катер рыболовной инспекции L = 19м и моторная яхта L = 22м, не хватали данные о водоизмещении D, коэффициента общей полноты δ и осадку T. Тоесть было невозможно дополнить ничего по отношении скорости и мощности этих судов и коэффициентов связанными с ними.Осталась только возможность воспользоваться весовыми коэффициентами и весами корпуса в качестве прототипов.

Мне будет интересно услышать ваши комментарии.

Основный вопрос темы: Возможно ли предлагаемую таблицу использовать для выбора прототипов при проектировании новых водоизмещающих стальных яхт?

Для вашего облегчения прилагаю в публикации и файлы со силуэтами рассматриваемых катеров из книги как следует:

1. Моторная яхта L = 15,58 м – рис.54
2. Инспекторский катер L = 16,95 м – рис.51
3. Полицейский катер L = 17,20 м и пассажирский катер L = 25,50 м – рис.48
4. Катер рыболовной инспекции L = 19 м – рис.97-2
5. Таможенный катер L = 20,50 м – рис.99-1
6. Моторная яхта L = 22 м – рис.93-1
7. Таможенный катер L = 22,40 м – рис.96-2
8. Моторная яхта L = 24,50 м – рис.88-10

Также приложены и файлы в проекции Бок для моторных яхт Си Теха – пр. B20-R и пр. AY-15.

Вместо моих комментарий лучше цитировать более интересные тексты из книги:

• Стр.40 – „Очень важно для сравнения выбирать суда с близкими значениями отношения v/L^1/2.“ /v- скорость в узлах и L – длина по ватерлинии в м./
• Стр.94 – „Эти силуэты в сочетании с приведенными в таблицах данными позволяют быстро определить характер конструкции катера, не требуя подробных пояснений.“
• Стр.146- „По табл.23-56 и рис.69-102 можно приближенно определить вес корпуса P_R без двигателей; без монтажных деталей силовой установки /валопроводов, цистерн и трубопроводов для топлива, масла, пресной и загрязненной воды/, без выхлопного устройства; без запасов топлива и смазочного масла; без пресной и загрязненной воды; без груза, экипажа и пассажиров.“
• Стр.41- „Если известен и весовой коэффициент корпуса для аналогичных судов, можно сразу же приближенно рассчитать вес корпуса проектируемого судна. Чтобы получить общий вес D конструируемого судна, к рассчитаному таким образом весу корпуса необходимо прибавить вес всей силовой установки с оборудованием, т.е. вес двигателя, валопровода, цистерн и т.д.,а также половину веса запасов топлива и воды, вес экипажа и груза.“

D – вес при ходовых испытаниях.

Пояснения:

Автор книги в сущности разделил вес судна порожнем на две составляющие: вес корпуса P_R  и все остальные веса, связанные с главными двигателями и движителями. Зачем это сделано? По моему смысл следующий:

Скажем по этой сравнительной таблице выбрали самый подходящий по размерениям прототип для ново проектируемой яхты, но хотим изменить силовую установку - скажем вместо стационарных двигателей с гребными винтами хотим применить другой вид установку /подвесные моторы или поворотные винтовые колонки или водомет/.

Если имеем некоторое расхождение в главных размерений между выбранного прототипа и нового проекта, тогда используем весового коэффициента прототипа с размерностью кг/м³  умножая его по новому кубическому модулю, чтобы получить вес корпуса нового проекта.

Тогда можем быстро получить вес судна порожнем нового проекта суммированием нового  веса корпуса с новым весом выбранной нами силовой установки.

Далее уже легко получить полное водоизмещение добавляя к судно порожнем составляющие дедвейта. Также легко получить и водоизмещение при ходовых испытаниях.

Обычно в таблицах характеристик построенных судов, публикуемые в справочной литературе, указывают три вида весов: вес корпуса, вес судна порожнем и полное водоизмещение. Иногда публикуют только вес судна порожнем и полное водоизмещение.

В книге Алфред Пишка „Проектирование катеров” публикованы таблицы для построенных катеров с весами корпуса и водоизмещением при ходовых испытаниях.

• Стр.153 – „Наиболее точные результаты можно получить если конструктор располагает данными, относящимися к катеру–прототипу. Это дает возможность при помощи закона механического подобия Фруда определить скорость проектируемого судна с максимальной точностью, если значение линейного отношения подобия α не является слишком большим, т.е. не превышает 1,5. В этом случае катер-прототип представляет собой как бы модель проектируемого катера, скорость которого будет составлять v_пр=v*α^1/2 /v_пр – скорость проектируемого катера в узлах, v – скорость катера – прототипа в узлах/, если остальные размерения будут находиться в следующей зависимости:

Длина L_пр = L * α

Ширина B_пр = B * α;

Осадка   Т_пр = Т * α;

Водоизмещение  D_пр = D * α³;

Мощность двигателей  WPS_пр = WPS * α^3,5 = WPS * α³ * α^1/2;

Число оборотов гребного винта  n_пр = n * 1/ α^1/2 = n / α^1/2.”

Индекс „пр” – для проектируемого катера

Если имеем различные значения для α по L, B и T, тогда определяем среднее значение /см. стр. 154/:

α = (α_L + α_B + α_T ) / 3

Скорость будет определяться с учетом зависимости значения α от сравнительных величин коэффициентов относительного водоизмещения  D / (L/10)³, при котором α может быть оценена величиной среднего значения.

 

Когда определяем характеристики нового проекта яхты по закону подобия, необходимо при этом иметь в виду примечание № 19 инж. Емельяного на стр. 296:

“Механическое повторение в новых проектах соотношений основных элементов ранее построенных катеров-прототипов может привести к тому, что новый катер будет соответствовать уровню техники, существовавшему в годы проектирования и постройки катера-прототипа.” Имеется в виду отношение L/B, которое изменяется с развитием техники.

По моему напрашиваеться следующий вывод:

„Сравнительную таблицу можно пользовать, но осторожно по отношению L/B! Для L/B лучше ориентироваться к данными более современных катеров, примерно таких как у Си Теха.”

Прошу узнать ваше мнение!

Позже публикую и две диаграммы автора с объяснениями, которые предназначены для быстрого определения скорости и мощности двигателей водоизмещающих катеров  в начальной стадии проектирования.

Примечание: Для  нормального просмотра силуэтов катерах из книги, сначала выберите здесь файл чтобы увеличились  размеры изображения, потом сохраните на другом месте, снова надо открыть и потом поворачивать.

 

 NA Razmik Baharyan

 Rousse-Bulgaria

Прикрепленные изображения

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

Прикрепленные файлы

•  Сравнительная таблица между моторных яхт компании Си Тех (Repaired) OK!.rar   25,75К   236 Количество загрузок:
•  КАТЕРА_1.rar   2,69МБ   414 Количество загрузок:

[rabah]

Характеристики построенных и испытанных водоизмещающих стальных катеров /продолжение/

Приложение II. Диаграмма кривых адмиралтейского коэффициента C₆₀ для водоизмещающих катеров 

 

1. Знакомство с диаграммой /см. приложенный файл/

По горизонтальной оси нанесены величины числа Фруда v₆₀ / L^1/2
где  v₆₀ – скорость катера в узлах при к.п.д. гребного винта ƞ = 0,60        
        L – длина по ватерлинии в м.

По вертикальной оси нанесены величины  адмиралтейского коэффициента при  ƞ = 0,60   C₆₀ = D^2/3. v₆₀³ / WPS
где   D – водоизмещение при ходовых испытаниях в т.          
       WPS – мощность двигателей в л.с.

В диаграмме нанесены кривые для  C₆₀ в зависимости от числа Фруда, полученные автором для различных  значений коэффициента относительного водоизмещения   D / (L/10)³ . 

 

2. Расчет суммарной мощности двигателей WPS по диаграмму /при выбора двигателей когда скорость катера указана в техническом задании/:

- Определяем число Фруда по ватерлинию  v₆₀ / L^1/2;

- Определяем   коэффициента относительного водоизмещения D / (L/10)³;
- Строим новую кривую C₆₀ между двух существующих кривых через интерполяции;

- Строим перпендикуляр от величину числа Фруда до ново построенную кривую C₆₀ для вычисленного коэффициента относительного водоизмещения;

- Точка пересечения показывает величину  C₆₀;

- Определяем WPS  в л.с. по формуле WPS = D^2/3. v₆₀³ / C₆₀.

 

Разшифровка означений в диаграмме: 

Пример:  5,25  
              5 | 22

5,25 – величина коэффициента относительного водоизмещения прототипа 

5 - № таблицы из книги, где показан катер 

22 – порядковой номер в таблице 

 

Примечание: Дополнительно прилагаю файл “Сравнительная таблица” в pdf для тех кто затрудняются скачать rar файл. 

 

NA Razmik Baharyan 

Rousse-Bulgaria 

Прикрепленные изображения

• 

Прикрепленные файлы

•  Сравнительная таблица между моторных яхт компании Си Тех (Repaired) OK!.pdf   528,8К   159 Количество загрузок:
•  КАТЕРА_ 2.rar   1,27МБ   417 Количество загрузок:

[rabah]

Характеристики построенных и испытанных водоизмещающих стальных  катеров/продолжение/ 

Приложение V. Кривые v₆₀ для водоизмещающих катеров

 

1. Знакомство с диаграммой /см. приложенный файл/

По горизонтальной оси нанесены величины скорости катера v₆₀ в узлах при к.п.д. гребного винта ƞ = 0,60.

По вертикальной оси нанесены величины WPS/D в л.с./т – суммарная мощность двигателей относящаяся на 1 т водоизмещения.

В диаграмме нанесены кривые v₆₀ в зависимости от WPS/D, полученные автором для различных значений коэффициента относительного водоизмещения  D / (L/10)³ . 

 

2. Расчет по диаграмму необходимой суммарной мощности при выбора главных двигателей – WPS /когда скорость катера указана в техническом задании/:

- Определяем коэффициента относительного водоизмещения  D / (L/10)³;

- Строим новую кривую v₆₀ для вычисленного коэффициента относительного водоизмещения, между двух близких существующих кривых через интерполяцию;

- Строим перпендикуляр от величину v₆₀ на горизонтальной оси диаграммы до ново построенную кривую v₆₀ для вычисленного коэффициента относительного водоизмещения;

- Точка пересечения показывает величину WPS/D в л.с./т;

- Определяем WPS в л.с. по формуле (WPS/D)*D.

 

NA Razmik Baharyan

      Rousse-Bulgaria

Прикрепленные изображения

• 

Прикрепленные файлы

•  КАТЕРА_3.rar   850,01К   241 Количество загрузок:

[rabah]

Характеристики построенных и испытанных водоизмещающих стальных катеров /продолжение/ 

Расчет скорости посредством последовательном применении двух диаграмм- ПриложениеII и ПриложениеV 

 

Такой расчет проиллюстрирован автором книги на конкретном примере для расчета скорости на глубокой воде проектируемого катера с характеристиками L = 18,4 м ; D = 23,5 т и  WPS = 440 л.с. /см. стр.191 из книги/. 

Я прослежу только каким образом сделан расчет скорости, а окончательные результаты вы сможете увидеть в книге, в диаграмме на стр.192, рис.116 „Кривые зависимости мощности WPS от скорости хода, рассчитанные различными методами. 

Сначала сделаем расчет скорости по диаграмме приложения V, соответствующий различным мощностям двигателя при вычисленным коэффициенте относительного водоизмещения D / (L/10)³ : 

WPS = 50; 100; 200; 300; 400; 500; 550; 

Определяем: 

WPS/D = - ; - ; - ; - ; - ; - ; - ; 

При помощи интерполяции нанесем на диаграмму кривую для D / (L/10)³ и по ней определим искомые скорости для тоже самых значений мощности: 

WPS = 50; 100; 200; 300; 400; 500; 550; 

v₆₀ = - ;  - ; - ; - ; - ; - ; - ; 

„Перенесем полученные результаты в прямоугольную систему координат, в которой в произвольном масштабе по оси абсцисс отложим значения WPS, а по оси ординат – значения скорости в узлах. В результат получим кривую v₆₀  для водоизмещающих судов.“ 

Затем построим кривую скорости, воспользовавшись для расчета диаграммой приложения II.  

Для вычисленного D/(L/10)³ и различных  v₆₀/L^1/2  определяем значения величины адмиральтейского коэффициента C₆₀ при скоростях  v₆₀  от 10 до 20 узл.: 

v₆₀/L^1/2  = 10/L^1/2 ; 12/L^1/2 ; 14/L^1/2 ; 16/L^1/2  ; 18/L^1/2 ; 20/L^1/2 ;  

        C₆₀ = - ;  - ;  - ;  - ;  - ;  - ;  

И соответственно WPS = D^2/3. v₆₀³/ C₆₀:  

      WPS = - ;  - ;  - ;  - ;  - ;  - ; 

Эта кривая C₆₀  для водоизмещающих катеров дает значительно более благоприятные значения скоростей. 

Обратим внимание на написанное автором на стр. 214: 

„------ первый приближенный расчет скорости целесообразно произвести по кривой v₆₀  для водоизмещающих катеров, получив по ней пониженные, но надеждные скорости. В дальнешем же, когда будут установлены все конструктивные характеристики, в первую очередь водоизмещение катера при ходовых испытаниях, можно будет воспользоваться ------ в особенности кривой C₆₀  для водоизмещающих катеров, при помощи которой можно подойти к верхнему пределу ожидаемой скорости для проектируемого катера.“ 

Также и на стр. 193: 

„Поэтому целесообразно вычертить некую среднюю кривую,по обе стороны от которой будут размещены значения определенных по различным диаграммам ожидаемой скорости при ƞ_p=0,60.” 

На рис.116, стр.192 показана эта средняя кривая между кривых v₆₀ и C₆₀ /т.е. между нижнего и верхнего предела/. 

По этой средней кривой при WPS = 440 л.с. для конкретного примера получим приблизительно 17,3 узла. 

Затем следует рассчитать к.п.д. гребного винта и проверить целесообразность принятого передаточного отношения редуктора. 

„Необходимо также установить, правильно ли выбран диаметр гребного винта, который в условиях ограниченной осадки /например плитководие/ не должен быть слишком большим.“ 

 

NA Razmik Baharyan 

Rousse-Bulgaria 

[rabah]

Характеристики построенных и испытанных водоизмещающих стальных катеров /продолжение/

Расчет скорости применением Приложение VII /см. приложенный файл/. Кривые v₆₀ для водоизмещающих катеров и катеров в состоянии скольжения/глиссирования/

 

Примечание: Для малых водоизмещающих судов – L = 2,85м – 7,40м , надо применить диаграмму Кривых v₆₀ на рис.113, стр.186.

 

Этот расчет целесообразен чтобы предварительно установить, следует ли катер при конкретной мощности на гребном валу /или суммарной мощности при нескольких двигателей/ проектировать как водоизмещающее судно или как водоизмещающее судно в состоянии глиссирования.

Тоесть как выразился автор: „ ---- наиболее сложных промежуточных случаев, когда катера сами не знают, хотят они глиссировать или нет.”

„Таким образом, задача заключается в том, чтобы выбрать форму корпуса малого моторного судна.”

„Но лучше всего избегать участок пограничных случаев /переход от водоизмещающих катеров к глиссирующим катерам/ так как для них никогда не удается заранее точно определить в каком состоянии окажется катер в действительности.”

„Особые трудности ----- связаны с принятием решения, следует ли катер проектировать как водоизмещающий, а следовательно, с округлыми обводами, или же как глиссирующий катер, т.е. с V – образном днищем.”

1. Знакомство с диаграммой Приложения VII

В ней автор комбинировал данные от двух Приложений – V и VI.

Приложение V – Кривые v₆₀ для водоизмещающих катеров

Приложение VI - Кривые v₆₀ для водоизмещающих катеров в состоянии скольжения/глиссирования/

Кривые v₆₀ для глиссирующих судов в Приложение VII показаны пунктирными линиями.

Все кривые v₆₀ построены автором в зависимости от WPS/D для различных значений коэффициента относительного водоизмещения D/(L/10)³.

 

      2. Расчет по диаграмму Приложения VII

• Сначала вычисляем WPS/D и D/(L/10)³ для проектируемого катера;
• По этим значениям определяем скорость катера  два раза – один раз по кривой D/(L/10)³ для водоизмещающих катеров и второй раз для катеров в состоянии глиссирования;
• Для конкретного примера в книге на стр.191 получается что если катер будет водоизмещающим, скорость будет больше чем у глиссирующим.

Таким образом, при конкретном примере, катер следует конструировать как водоизмещающее судно, т.е. с округлыми обводами, которые являются наиболее целесообразная форма корпуса в данном случае.

 

Заключение:

1. Ваше право делать комментарии или нет.
2. Количество просмотров до сегодняшнего дня от 19.11 до 27.11.2019г.  уже 269. Это означает что все таки есть интерес к тему, независимо что нет еще никаких комментарий.
3. Я сделал эту публикацию чтобы помочь тем кто занимаются проектированием и строительством водоизмещающих стальных моторных катеров длиной 15-20м.
   Те кто интересуются стальными  катерами меньшей длиной, тоже могут найти для себя прототипов из книги Алфред Пишка.
   Для интересующихся деревянными катерами /малых и больших размеров/ книга предлагает обширный статистический материал, гораздо больше чем для стальных катеров и катеров из алюминиева сплава.
   Очень жал что в книге нет никакая информация для катеров из пластмассы!
4. С разрешением Генерального Директора компании Си Тех в Нижнем Новгороде-инж.Петр Ежов, я добавил в „Сравнительную таблицу” прототипов и две моторные яхты компании, длиной 15 и 20м. Таким образом читател сам может оценить разницу между старых катеров из книги и новых современных. Сразу видно что с течением времени требование к соотношению L/B изменилось и оно уменьшилось.
5. Еще в 1963 году инж. Емельянов в предисловием к книги написал что многое от публикуемого содержания книги может быть полезным при проектировании современных катеров. И ныне в 2019 году я поддерживаю его взгляд.
6. Конечно в мою публикацию я использовал содержание книги, но при описании метода для расчета  скорости и мощности катеров немножко упростил метод и убрал из описания все ссылки  на диаграммы, созданные по „номографическую сетку” системы д-ра Шмидта /крупнейший специалист по гребным винтам/. Зачем? Сам автор показал что данные для адмиральтейского коэффициента по кривым C_p и  C₆₀  д-ра Шмидта являются междинными между верхнего и нижнего предела охватываемой остальными кривыми. Так как там в книге написано что средняя кривая строится между кривых верхнего и нижнего предела, следовательно незачем использовать междинных кривых д-ра Шмидта и можем сделать расчет и без них. 

 

 

NA Razmik Baharyan 

Rousse-Bulgaria 

Прикрепленные изображения

• 

[Albert Nazarov]

Я думаю, проделана большая работа, которая должны быть оформлена в научную статью.

 

Касательно применимости метода для проектирования, это можно обсуждать. По моему мнению, сейчас проще нарямую "прикинуть" сопротивление проектируемого корпуса в софте, чем возиться с адмиралетйскими коэффициентами и номограммами. Но это детали, нисколько не умаляющие ценность данного исследования.

[rabah]

Я думаю, проделана большая работа, которая должны быть оформлена в научную статью.

 

Касательно применимости метода для проектирования, это можно обсуждать. По моему мнению, сейчас проще нарямую "прикинуть" сопротивление проектируемого корпуса в софте, чем возиться с адмиралетйскими коэффициентами и номограммами. Но это детали, нисколько не умаляющие ценность данного исследования.

Спасибо!

 

NA Razmik Baharyan 

Rousse-Bulgaria 

[Alexandre]

Я думаю, проделана большая работа, которая должны быть оформлена в научную статью.

 

Касательно применимости метода для проектирования, это можно обсуждать. По моему мнению, сейчас проще нарямую "прикинуть" сопротивление проектируемого корпуса в софте, чем возиться с адмиралетйскими коэффициентами и номограммами. Но это детали, нисколько не умаляющие ценность данного исследования.

Иногда, проще и понятнее на пальцах прикинуть, чем с софтом разбираться. Софт он тоже людьми пишется. 

хорошая работа, согласен. Так что иногда полезно и книжки читать. Сам книжками пользуюсь, когда надо быстро характеристики прикинуть. 

[Alexandre]

 

Характеристики построенных и испытанных водоизмещающих стальных катеров /продолжение/

Расчет скорости применением Приложение VII /см. приложенный файл/. Кривые v₆₀ для водоизмещающих катеров и катеров в состоянии скольжения/глиссирования/

 

 

 

NA Razmik Baharyan 

Rousse-Bulgaria 

 

Проделана большая и нужная работа. Иногда просто не хватает времени для систематизации данных, а уровень подачи подобных материалов в интернете часто очень поверхностный. Думаю, что многим, кто занимается проектированием катеров это будет очень полезно.

[Albert Nazarov]

Иногда, проще и понятнее на пальцах прикинуть, чем с софтом разбираться. Софт он тоже людьми пишется. 

хорошая работа, согласен. Так что иногда полезно и книжки читать. Сам книжками пользуюсь, когда надо быстро характеристики прикинуть. 

С софтом надо не "разбираться", а работать регулярно. Если, конечно, занимаетесь проектированием судов такого типа.

Касательно книжек, то они устаревают, и не охватывают современные суда. Из новых книг, реально полезная только книга Д.Блаунта по гидродинамике катеров. А так только статьи и сборники конференций, в том числе и наши.

[rabah]

Проделана большая и нужная работа. Иногда просто не хватает времени для систематизации данных, а уровень подачи подобных материалов в интернете часто очень поверхностный. Думаю, что многим, кто занимается проектированием катеров это будет очень полезно.

Спасибо за положительное мнение!

 

NA Razmik Baharyan 

Rousse-Bulgaria 

[Данн]

Я думаю, проделана большая работа, которая должны быть оформлена в научную статью.

 

В журнал "Судостроение" или "Морской Вестник"