Сообщений в теме: 178

[Danev]

...
Но почему не разворачивает плот?

Отличный способ увода дискуссии в сторону.

Но вы все-таки приведите здесь пожалуйста ТЧ того катамарана, который разворачивало.

[CenterRime]

Конечно. Это катамаран КН-3

Длина 4.3м
Ширина 2м
Диаметр баллонов 470мм
Носы круглые зауженные.
Киля нет.

Ближайший аналог - два бревна соединенные двумя досками на расстоянии 1.7м

Сообщение отредактировал CenterRime: 22 марта 2023 - 12:04

[Danev]

Ну так и проблемы нет. Когда ЦТ совпадает с ЦБС - устойчивого хода не получить в принципе. Любое малое возмущение уведет хоть бревно, хоть плот.

Ставите на кормах пару плавников 400х150 мм и наслаждаетесь прямым ходом.

[CenterRime]

Ну так и проблемы нет. Когда ЦТ совпадает с ЦБС - устойчивого хода не получить в принципе. Любое малое возмущение уведет хоть бревно, хоть плот.

Ставите на кормах пару плавников 400х150 мм и наслаждаетесь прямым ходом.

 

Бревно или плот из двух связанных бревен на курсе держится достаточно устойчиво.

http://russian.peopl...34590946845.jpg

Два гребца посередине катамарана обеспечивают ЦТ в геометрическом центре.

То что катамаран стремится развернуться боком под углом примерно в 50 градусов показывает, что в системе из двух круглых понтонов ЦБС по какой-то причине уходит вперед.

Этого эффекта нет у одиночного бревна и плота.

 

Идея принудительно сместить ЦБС в корму хорошая.Однако на практике мы ставим на КН3 руль 300х700 мм.

Если закрепить руль прямо катамаран по-прежнему уводит с курса разворотом на 30-40 градусов, только радиус циркуляции увеличивается.

Мы не проверяли что будет если поставить два закрепленных руля на кормовых транцах понтонов. 

Постараюсь проверить на модели следующие конфигурации

 

1. Бревно.

2. Тримаран без руля

3. Плот без руля

4. Катамаран из двух бревен без руля

5. катамаран из двух вертикальных досок без руля

6. Катамаран из двух бревен с двумя рулями

7. Катамаран из двух бревен с одним рулем удвоенной площади

 

Имеет смысл все модели сделать одного веса. В этом случае смоченная поверхность будет примерно (*) равной.

 

(*) очень примерно

Сообщение отредактировал CenterRime: 22 марта 2023 - 13:22

[bserg]

Для постройки экспедиционной лодки и серии катамаранов возникла необходимость разобраться с проведением расчетов гидродинамики малых судов.

О старые знакомые, у вас сайт буддизм наконец то заработал и катамаранов уже планируется целая серия! Дела идут, поздравляю!

Тема интересная, можно я рядом постою, обещаю не мешать, ну по крайней мере пока вы всех тут насильно в буддизм обращать не начнёте.

Тут относительно недавно практически такую же проблему решали в практическом ключе и более по простому, без громоздких вычислений.
https://forum.katera...u-naduvnogo-k/#
Почитайте.
Но теоретические выкладки тоже интересны, если вы найдёте устойчивое частное решение этой задачи для надувного катамарана то памятник вам при жизни.

[БАР]

1. Общими усилиями мы предположили что на рыскливость катамарана наибольшее влияние может оказывать закон Бернулли.
2. Поток устремляющийся из-под понтонов в центральную область пониженного давления стремится сдвинуть понтоны.
Поскольку понтоны закреплены между собой и волновая система неустойчива возникают силы разворачивающие катамаран.
3. Если сделать понтоны ножевидными и заглубить метра на два будет ли проявлятся эффект неустойчивости курса?

4. Киль размещают по центру бокового сопротивления. Это расположение обеспечивает центровку. 
5. Культура производства непосредственно не влияет на остойчивость и непотопляемость судна. Титаник был сделан культурно.

1. Это не общие усилия. Это Ваше ошибочное мнение.

2. Это не так.

3. Устойчивость на курсе повысится. Но это - не решение проблемы.

4. Это не обеспечит центровку. 

5. Речь идет не об остойчивости и непотопляемости, а об устойчивости на курсе. Это разные вещи.

1. Два человека с веслами от каное сидящие на носу сплавного катамарана могут грести только попеременно по 5-10 гребков - это проверено на практике.
Если посадить этих двух гребцов на корму управляемость становится лучше примерно в полтора раза.
Эта же закономерность верна для распашных весел. Установка пары весел на корме более управляема чем установка пары весел в носовой части.
Предположим мы посадили гребцов посередине. В этом случае ЦБС и ЦТ совпадают.
Гребцы смогут грести только попеременно - это легко проверить и уже проверено.

2. Сделали деревянную модель с круглыми понтонами. Постараюсь откатать ее на пруду с различной загрузкой и точкой приложения тяги.
Также постараюсь сделать модель того же веса с понтонами из двух вертикальных досок.
Можно будет измерить радиус циркуляции.

3. Но почему не разворачивает плот?

1. В данном случае играет роль изменение осадки и точка приложения силы тяги.

Почитайте книжки по теории устойчивости движения. В них есть ответы на все заданные здесь вопросы. И описаны способы их решения.

2. Вангую! У модели с досками радиус будет больше. 

3. Потому что плот при сплаве несет по течению. Относительно воды он практически не движется. 

[CenterRime]

Предлагаю подождать результатов проводки натурных моделей.

[Danev]

.... Потому что плот при сплаве несет по течению. Относительно воды он практически не движется. 

Более того, известен факт, что при сплаве по течению любые предметы разворачиваются более тяжелым концом вперед. Следствие уклона речной поверхности.

[Олег_К]

Конечно. Это катамаран КН-3

Длина 4.3м
Ширина 2м
Диаметр баллонов 470мм
Носы круглые зауженные.
Киля нет.

Ближайший аналог - два бревна соединенные двумя досками на расстоянии 1.7м

Вообще не аналог, потому что у бревен с жесткостью все существенно лучше. А значит - и со стабильностью параметров обтекания.

[БАР]

Более того, известен факт, что при сплаве по течению любые предметы разворачиваются более тяжелым концом вперед. Следствие уклона речной поверхности.

А это не потому, что более тяжелый конец погружен глубже и его гидродинамическое сопротивление больше? 

Поток все же обтекает тело. "Низенько-низенько". 

Хотя оба фактора могут складываться.

[Алексеев В.М.]

Предлагаю подождать результатов проводки натурных моделей.

"Компромисным решением является дружба с судомоделистами."

Приходите ко  мне! Я ещё и судомоделист.   Есть множество корпусов катамаранов разных по длине: 400, 1200, 2000, 3000, 3500, 4200, 7300.  И   убедитесь, что ничего  выдумывать не надо. Тему про всяческие центровки закроем. Поперечные сечения от квадрата, до треугольника, через полукруг. Балки тоже найдём.

Заодно расскажу, как разворачивается плот.
 

[Danev]

А это не потому, что более тяжелый конец погружен глубже и его гидродинамическое сопротивление больше? 

Поток все же обтекает тело. "Низенько-низенько". 

Хотя оба фактора могут складываться.

Таки не обтекает же при сплаве! Все бревна ползут вместе, вертясь в гравитационном поле.

[БАР]

Таки не обтекает же при сплаве! 

Вот я бы был осторожен в подобных утверждениях.

Дело в том, что при движении вниз по речке верхняя часть бревна находится в воздухе.

Поскольку воздух условно неподвижен, а река течет, то эта часть бревна испытывает сопротивление трения и формы от взаимодействия с воздухом.

Поэтому скорость бревна пусть на малую величину, но отличается от скорости потока. Т.е. бревно в потоке движется. Хоть и малозаметно.

А раз так, то форма погруженной части будет влиять на ориентацию бревна.

И сильно подозреваю, хотя это надо доказывать, что силы взаимодействия бревна с потоком будут больше, чем силы гравитации, действующей на бревно.

[Danev]

...

И сильно подозреваю, хотя это надо доказывать, что силы взаимодействия бревна с потоком будут больше, чем силы гравитации, действующей на бревно.

Вот это вот - да.

На реке есть два типа ветра - верховой и низовой. Согласно вашим сомнениям они должны оказывать на сплав плотов радикальное влияние

[БАР]

Вот это вот - да.

На реке есть два типа ветра - верховой и низовой. Согласно вашим сомнениям они должны оказывать на сплав плотов радикальное влияние

Минуточку. Мы говорим не про плот, а про отдельное бревно.

Было сказано  что "при сплаве по течению любые предметы разворачиваются более тяжелым концом вперед".

Плот этого сделать не может по техническим причинам. На большинстве сплавных рек его длина превышает ширину реки.

 

Что касается ветра, то любой из них заставит бревно дрейфовать относительно воды. Т.е. вызовет гидродинамические силы.

Верховой и низовой: это выше и ниже от поверхности? Или в верхнем и нижнем течении?

[Danev]

..

Что касается ветра, то любой из них заставит бревно дрейфовать относительно воды. Т.е. вызовет гидродинамические силы.

Верховой и низовой: это выше и ниже от поверхности? Или в верхнем и нижнем течении?

Верховой и низовой - это относительно направления течения. Ветра на реке обычно оказывают влияние  если дуют вдоль русла.

Сплавляющееся бревно на речном уклоне развернет ЦТ носовее ЦБС всегда . Воздух может оказать влияние, но тем менее, чем бревно мокрее 

[lop]

В первую очередь ищем возможности уменьшения рыскливости катамарана на фордаке.
Прямолинейное движение катамарана под мотором также требует постоянного подруливания.
Если катамаран толкнуть линейно или привязать против течения он обязательно встанет боком.

Неустойчивость по курсу движущегося в жидкости по инерции объекта это естественное свойство для привычных нам судов, в том числе байдарок, одиночных брёвен, ну и катамаранов тоже. Изменение курса вызывается приложением к объекту момента относительно вертикальной оси. В сферическом вакууме, в котором обычно рассматривают объект люди, твёрдо верящие в науку, этот момент при прямолинейном движении отсутствует. А на грешной земле он неизбежно возникает, то ли из-за неидеально симметричной формы объекта, то ли из-за наличия внешних воздействий вроде ветра и волны, отсутствовавших в том вакууме, то ли из-за начально приложенного к объекту вращающего момента (толкнули вперёд не точно посредине). Разница в степени неустойчивости разных объектов, например, байдарки и катамарана, определяется соотношением

- этого "начального" М0,

- момента инерции самого объекта относительно вертикальной оси М1,

- гидродинамического (ГД) момента, возникающего на корпусе из-за его движения с углом дрейфа (малым изначально) М2,

- момента, вызываемого угловой скоростью вращения объекта и возникающих при этом сил сопротивления вращению М3 и, наконец,

- момента гидродинамических сил, вызванного угловым ускорением, так называемого момента присоединённых масс жидкости относительно вертикальной оси М4.

Отмечу, чтобы не возникало путаницы, что М1 и М4 имеют размерность момента инерции масс, то есть кг*м², и являются множителями при угловом ускорении в уравнении движения (точнее, в уравнении моментов относительной вертикальной оси системы (шести в общем случае) дифференциальных уравнений движения тела), момент демпфирования  М3 - множитель при угловой скорости и имеет размерность момента силы, делённого на угловую скорость , то есть Н*м*с, а ГД момент М2, являющийся множителем при угле дрейфа (условно безразмерном, если угол выражен в радианах), имеет размерность обычного момента силы Н*м. Замечу также, что М2, М3 и М4, в отличие от М1, не являются постоянными величинами, а, строго говоря, зависят как от формы подводной части тела, так и от параметров его движения, в первую очередь - поступательной скорости и угла дрейфа.

Дык вод. Чтобы объект двигался устойчиво "сам по себе", по инерции, необходимо, чтобы М2 при малых отклонениях от курса был направлен против таких отклонений, возвращая тело на прежний курс. Хорошая "новость" в том, что такое поведение М2 в принципе возможно. А плохая - в том, что при этом объект в жидкости должен двигаться вдоль оси, относительно которой его присоединённая масса максимальна. Плохая - потому что и ГД сопротивление тела при таком движении тоже максимально. Поэтому суда традиционной формы, движущиеся вдоль оси, относительно которой присоединённые массы  (и ГД сопротивление) минимальны, изначально неустойчивы при движении по инерции.

Отсюда можно сделать 4 вывода:

0 - чем меньше отличия от сферического вакуума и момент М0 (отсутствие ветра, волны, идеальная симметричность относительно продольной (вдоль движения) вертикальной  плоскости объекта), тем меньше рыскливость;

1 - чем больше момент инерции М1 (бревно vs пустая байдарка), тем меньше рыскливость;

2 - чем меньше момент М2, возникающий при дрейфе и стремящийся развернуть судно в "устойчивое" положение, тем меньше рыскливость;

3 - чем сильнее сопротивление вращению М3, тем меньше рыскливость.

Замечу, что 2 и 3 могут противоречить друг другу, так как прямоугольная пластинка, имеющая вроде бы хорошие демпфирующие свойства, будет иметь и быстрый рост М2 с увеличением угла дрейфа. А поскольку М2 растёт "быстрее", чем М3, задача стоит не просто увеличить демпфирование вращению, а найти оптимальное соотношение между М2 и М3. 

 

Продолжу.

Пока рассматривалось движение тела по инерции. В воде таким способом далеко не уедешь. Если же к телу приложена какая-то внешняя сила, призванная поддерживать его поступательную скорость, то в нагрузку к ней, как правило, приложен и некоторый внешний момент сил, в том числе и относительно вертикальной оси. Естественно, что величина этого момента, обзовём его М5, существенно влияет на устойчивость движения. Величина эта зависит от точки приложения движущей силы. Скажем, поведение бревна, буксируемого за лодкой будет устойчивым, если буксирный трос привязан к концу бревна, и неустойчивым, если трос привязать к средине бревна. Если у вас движитель - паруса, то возникающие на них сила и момент будут зависеть от силы ветра,  площади и формы паруса, места установки мачты, курса, крена и дифферента. А если катамаран движется не по гладкой воде, то на него действует ещё и "нежелательные" переменные внешние сила и момент от волнения. Всё это можно считать, до посинения, однако к реальному поведению судна на волнении, конкретно - к его курсовой устойчивости эти расчёты будут иметь очень косвенное отношение. В то же время есть достаточно хорошо проверенные практикой, хотя и не очень строгие правила проектирования судов, позволяющие создавать суда, достаточно устойчивые на курсе. Знать закон Бернулли для этого не обязательно, но нужно знать много других вещей и иметь опыт, как положительный, так и отрицательный, создания реальных судов.

 

Я мало знаком с надувными катамаранами, если вы о них, но у катамаранов с жёсткими корпусами, с которыми я знаком лучше, особых проблем с курсовой устойчивостью не замечал. 

[Олег_К]

Интересно, я один прочитал опус о моментах полностью?) Автор, снимаю виртуальный котелок!) 

Один момент - бревно, буксируемое за середину, но поперек хода, вполне устойчиво)

[lop]

Интересно, я один прочитал опус о моментах полностью?) Автор, снимаю виртуальный котелок!) 

Один момент - бревно, буксируемое за середину, но поперек хода, вполне устойчиво)

Это вы умозрительно так решили, или проверяли экспериментально?

[Олег_К]

Это вы умозрительно так решили, или проверяли экспериментально?

Грешен. Умозрительно)

[lop]

В первую очередь ищем возможности уменьшения рыскливости катамарана на фордаке.

Спортивные катамараны обычно избегают хождения фордаком. Не потому, что у них появляются проблемы с рыскливостью, а потому, в первую очередь, что это медленнее, чем лавировка по ветру бакштагами. Во-вторую, потому что продольная остойчивость у катамаранов довольно низкая и в свежий ветер возникает опасность кувырка через нос. У надувных эта вторая причина может усугубляться недостаточной продольной изгибной жёсткостью баллонов в вертикальной плоскости. Ну а тот же недостаток продольной изгибной жёсткости в горизонтальной плоскости может приводить и к ухудшению курсовой устойчивости. Дополнительный дифферент на нос на фордаке от парусов тоже этому способствует. Это на гладкой воде. А если говорить о волне, то и на жёстких катамаранах бывают проблемы, когда подветреный поплавок на бакштаге догоняет волну и ныряет в неё. Брочинга, как на яхтах со спинакерами, при этом обычно не происходит, то есть катамаран остаётся на том же курсе к истинному ветру, но скорость резко падает, а давление ветра на паруса резко возрастает и возникает опасность кувырка вперёд-подветер. Но формально это не проблема устойчивости по рысканию. Разьясните, в чём именно вы видите проблему устойчивости ваших катамаранов на фордаке?

Прямолинейное движение катамарана под мотором также требует постоянного подруливания.

Не в большей степени, чем для однокорпусных судов. Конечно, бывают казусы и там, и тут, но если обобщать, то катамаранам присуща скорее избыточная курсовая устойчивость в сравнении с однокорпусниками.

Если катамаран толкнуть линейно или привязать против течения он обязательно встанет боком.

Смотря как толкнуть и смотря за какое место привязать. Действительно, из собственного опыта, при буксировке неуправляемого катамарана, привязанного тросом за мачту или средину передней балки, он уходит в сторону от буксировщика, аки воднолыжник-слаломист. И так и движется, почти параллельно буксировщику, с небольшим дрейфом, впрочем, довольно устойчиво.

[lop]

Конечно. Это катамаран КН-3
...

Нашёл только такое фото КН-3

[lop]

...
Вопрос был не столько о форме понтона катамарана а о взаимном влиянии понтонов приводящему к рыскливости.
Скажем если толкнуть от берега байдарку ничего такого не произойдет. Байдарка пройдет метров десять и остановится по инерции.
Катамаран начинает разворот практически сразу как только получает прямолинейный импульс.
...

Вы сравниваете байдарку и катамаран с поплавками иной, чем у байдарки, формы и на основе такого, мягко говоря, некорректного сравнения делаете далеко идущие выводы. Это неправильно. Сравнивайте байдарку с катамараном, сделанным из двух таких байдарок, либо поплавок катамарана с катамараном с двумя такими же поплавками. Именно форма поплавков в наибольшей степени влияет на величину момента М2, а взаимное влияние корпусов на этот момент сводится в основном к тому, насколько симметричны их подводные части относительно ДП катамарана. И насколько жёсткость конструкции и её элементов способны поддерживать эту симметричность.
Если у вас довольно короткий катамаран, не очень жёсткой конструкцией, которая под воздействием гидро- и аэродинамических нагрузок будет заметно деформироваться, то ожидать от него хорошей курсовой устойчивости довольно легкомысленно. Он конечно будет устойчивей, чем надувнушка из камеры от грузовика, но... не намного.  
 

...
Про то что гипотетически должны существовать катамараны которые не рыскают на курсе охотно верю. Однако вопрос имено в том как повторить это чудо в серии.

Это не чудо, а рядовое явление для жесткокорпусных. Советую походить на них.

Может нужно киль правильно поставить в точке схождения волн от носов балонов, а может носы или корму заузить. Обоснованного ответа пока нет.

Откуда он возьмётся? Из расчётов? Смешно. И грустно. Вы пытаетесь проектировать катамаран из головы, похоже, не имея ни опыта проектирования судов, ни достаточного опыта хождения на разных катамаранах. Не понимая, отчего происходит рыскливость, пытаетесь заменить это понимание расчётами. Но для того, чтобы сделать расчёт, нужно правильно подготовить правильные исходные данные, а вы не знаете, какие именно данные будут правильными и каким образом их правильно завести. Программа - это мясорубка, запихнёшь в неё ерунду, на выходе получишь ерунду, но уже "рассчитанную". И поверишь, что это не ерунда, а "результаты CFD". Ерунда в красивом фантике.
Экпериментируйте с отдельным поплавком, не тыкая клаву, а меняя форму поплавка или его макета руками и инструментами, добиваясь от него удовлетворяющей вас устойчивости. меняйте размеры, форму рулей, размеры и форму шверта или (лучше) швертов и его/их местоположение, увеличьте жесткость каркаса, и будете получать реальные, а не сферическо-вакуумные результаты и, главное, опыт.

...
Первое что приходит на ум это узкие ножевидные понтоны катамарана.

Нууу... если вы сделаете такие надувные корпуса, то устойчивость, безусловно, повысится. Заодно можно будет и от "киля", который шверт, отказаться без ущерба для лавировочных качеств. Но... сомнительно. Разве из аирдека такие поплавки сделать.

Узкие понтоны уменьшают перетекание потока из-под понтона в центральную область. По этому принципу работают закрылки на киле яхты и на концах крыльев самолета.

Ерунда какая. Узкие понтоны, особенно если килевая линия плавно понижается от носа к корме, обеспечат бОльшую стабильность положения того, что называют ЦБС корпусов и сместят их к корме, что важно для коротенького катамарана.

Также уменьшается волнообразование от носов понтонов.
...

В общем да, но волнообразование происходит не только из-за носов, но от всего погружённого объёма, так что особого выигрыша в сопротивлении вы не получите, особенно если площадь смоченной поверхности поплавков возрастёт. Лучше всего волновое сопротивление снижает увеличение длины и уменьшение веса.

[SSM_NN]

Нашёл только такое фото КН-3

Где-то рядом должен быть второй поплавок

[bserg]

боюсь там всё сильно прозаичнее, КН-3 это катамаран надувной народный 3х местный. длина поплавка, если не ошибаюсь 4 метра.