Динаміка швидкохідних суден: світові тенденції та перспективи (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 19 квітня 2023 р.)

У доповіді проаналізовано сучасне ставлення до проблем гідродинаміки швидкохідних суден та методи їх вирішення з комплексним застосуванням динамічних принципів підтримки та багатокорпусності суден. Наведено результати досліджень, на яких зосереджує свої наукові пошуки Інст...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Вісник НАН України
Date:	2023
Main Author:	Воропаєв, Г.О.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2023
Subjects:	З кафедри Президії НАН України
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/201428
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Динаміка швидкохідних суден: світові тенденції та перспективи (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 19 квітня 2023 р.) / Г.О. Воропаєв // Вісник Національної академії наук України. — 2023. — № 7. — С. 37-45. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860242679633281024
author	Воропаєв, Г.О.
author_facet	Воропаєв, Г.О.
citation_txt	Динаміка швидкохідних суден: світові тенденції та перспективи (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 19 квітня 2023 р.) / Г.О. Воропаєв // Вісник Національної академії наук України. — 2023. — № 7. — С. 37-45. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.
collection	DSpace DC
container_title	Вісник НАН України
description	У доповіді проаналізовано сучасне ставлення до проблем гідродинаміки швидкохідних суден та методи їх вирішення з комплексним застосуванням динамічних принципів підтримки та багатокорпусності суден. Наведено результати досліджень, на яких зосереджує свої наукові пошуки Інститут гідромеханіки НАН України і які є базою для вирішення фундаментальних та прикладних проблем гідродинамічного опору суден за великих чисел Фруда і Рейнольдса на основі подальшого розвитку теорії і методів експериментального дослідження та створення ефективних методів розрахунку гідроаеродинамічних характеристик швидкісних суден в умовах реального хвильового впливу. The report analyzes the modern perception of the hydrodynamic problems of high-speed ships and methods of solving them with the complex application of dynamic principles of support and multihull design of boats. The Institute of Hydromechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine presents the results of research, which are the basis for solving fundamental and applied problems of the hydrodynamic resistance of ships at high Froude and Reynolds numbers based on the further development of theory, methods of experimental research and the creation of effective techniques for calculating hydro-aerodynamic characteristics of high-speed vessels under conditions of natural wave influence.
first_indexed	2025-12-07T18:31:49Z
format	Article
fulltext	ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 7 37 ДИНАМІКА ШВИДКОХІДНИХ СУДЕН: СВІТОВІ ТЕНДЕНЦІЇ ТА ПЕРСПЕКТИВИ За матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 19 квітня 2023 року У доповіді проаналізовано сучасне ставлення до проблем гідродинаміки швидкохідних суден та методи їх вирішення з комплексним застосуванням динамічних принципів підтримки та багатокорпусності суден. Наведено результати досліджень, на яких зосереджує свої наукові пошуки Інсти- тут гідромеханіки НАН України і які є базою для вирішення фундамен- тальних та прикладних проблем гідродинамічного опору суден за великих чисел Фруда і Рейнольдса на основі подальшого розвитку теорії і методів експериментального дослідження та створення ефективних методів роз- рахунку гідроаеродинамічних характеристик швидкісних суден в умовах реального хвильового впливу. Існування будь-якої людської цивілізації неможливо уявити без прагнення пізнати себе та оточення, а отже, і без засобів ко- мунікації. Землянам «пощастило», що більшу частину поверхні нашої планети вкриває шар води різної глибини і досить вели- кої щільності, що дозволяє відносно «легким» тілам утримува- тися на її поверхні. Задовго до відкриття закону Архімеда для комунікації між віддаленими районами люди переміщувалися на збудованих ними суднах, які пливли за волею течій, хвиль та вітру. І якби водна поверхня завжди залишалася гладкою, судна не переверталися б і не тонули, а тому лише цікавості, скоріше за все, не вистачило б для появи гідродинаміки судна як науки. Що ж до швидкохідності переміщення, вона завжди була, є і буде поняттям відносним, тобто визначеним порівня- но з чимось. Від Давньої Греції до кінця XVIII ст., у часи панування греб- них та вітрильних кораблів, основним науковим підґрунтям для побудови суден і визначення їхньої стійкості була статична гідромеханіка, заснована на законі Архімеда, а емпірична теорія рушія (вітрил), яка спирається на практичний досвід, обґрун- товувала морехідні характеристики суден з досить великою осадкою і великим видовженням. Використовуючи силу вітру і її дію на вітрила (у сучасному трактуванні — підйомну силу) ВОРОПАЄВ Геннадій Олександрович — член-кореспондент НАН України, директор Інституту гідромеханіки НАН України doi: https://doi.org/10.15407/visn2023.07.037 38 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (7) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ часу — Д. Бернуллі, Л. Ейлера, Ж. Д’Аламбера, О. Коші, П. Лапласа, А. Нав’є, було започатко- вано напрям теоретичної гідродинаміки, спро- можний формулювати задачі динаміки судна та розв’язувати більшість з них. Було виведено системи рівнянь та визначено граничні умови, що описують силову взаємодію тіл різної фор- ми під час їх руху в суцільному середовищі. І донині ми застосовуємо їх фактично без змін. Їхні розв’язки дозволяють знаходити значення вектора сили та вектора моменту, які діють на корпус судна при обтіканні потоком [1, 2]: ,n S F P dS    ( ) ,n S M r P dS    де, nP  — вектор напруження поверхневих сил на змоченій поверхні корпусу судна, r — раді- ус-вектор поточної точки на поверхні корпусу судна. Однак навіть прийнявши умову потен- ційності потоку, що обтікає корпус корабля, і знехтувавши впливом в’язкості, отримати чисельні значення сил і моментів, що діють на корпус корабля, з використанням аналітич- них рішень (розвинених на їх основі теорій) поставлених задач у разі руху судна схвильо- ваною поверхнею води можна лише істотно спрощуючи геометрію поверхні та за умови ре- гулярності хвильового впливу. Науково-практичну постановку задачі про опір суден, що рухаються в морських умовах, пов’язують з ім’ям Е. Фруда, який у 1870 р. ввів у гідродинаміку судна названий згодом його ім’ям безрозмірний критерій подібності ,UFr gL  який пов’язує інерційну силу судна (характер- ного розміру L), що рухається зі швидкістю U, і силу тяжіння (g — прискорення вільного па- діння). Е. Фруд експериментально на геометрично подібних моделях реальних суден визначив опір суден як на гладкій поверхні води, так і в умовах наявності хвиль, обґрунтував метод пе- рерахунку експериментально отриманої вели- чини опору моделей в опір суден реальних роз- мірів, що дозволило пов’язати певні значення швидкості з необхідною потужністю двигуна. і реакцію води на корпус корабля, людство на- вчилося плавати як за напрямком вітру, так і під великими кутами до нього. Однак прогрес не дозволяв покладатися лише на волю стихій і галерні судна вже не забезпечували зростаю- чих військових потреб, тому з появою парової машини одразу знайшлися ентузіасти, які ви- рішили використати її як двигун для судна. Наприкінці XVIII ст. у США було реалізо- вано проєкти перших саморушних річкових суден, оснащених паровою машиною. Їхня швидкість плавання становила тоді не більш як 10 км/год. Це були судна з плоскодонними корпусами, про мореплавність яких взагалі не йшлося, а керування ними не потребувало спе- ціальних знань, проте вони засвідчили мож- ливість комерційного використання такого типу суден. Застосування парового двигуна на морських суднах уперше було реалізовано у змішаному варіанті: на вітрильне судно вста- новили паровий двигун та колісний рушій, і 200 років тому воно перетнуло Атлантичний океан із середньою швидкістю близько 8 вуз- лів (~15 км/год). Можна вважати, що відтоді й розпочалася ера самохідних морських суден, швидкість і водотоннажність яких поступо- во зростали. Завдяки досвіду та знанням, що накопичила гідродинаміка судна того часу, менш ніж за 100 років максимальна швид- кість збільшилася втричі. Ґрунтуючись на працях видатних математиків і механіків того Рис. 1. Загальний вигляд дослідного басейну Інститу- ту гідромеханіки НАН України ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 7 39 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Ці результати довели необхідність проведення таких експериментів і потребу у відповідному обладнанні. У 1872 р. за ініціативою Е. Фруда в м. Торквей (Велика Британія) було побу- довано перший дослідний басейн. Відтоді всі морські держави мають свої дослідні басейни, і 80 років тому вони об’єдналися в міжнарод- ну асоціацію ITTС (International Towing Tank Conference). На жаль, Україна, хоча й має такі дослідні басейни (рис. 1) і активно працює в цьому напрямі, досі так і не стала членом цієї авторитетної організації. Значного підвищення швидкості суден вда- лося досягти не лише завдяки використанню гребного гвинта як рушія, поліпшенню обво- дів корпусу пароплавів, зменшенню їх опору, а й унаслідок істотного зростання потужності двигунів. Так, збільшення швидкості втричі у водотоннажному режимі плавання вимагає підвищення потужності двигуна в 10 разів. Збільшення водотоннажності судна так само потребує підвищення потужності двигуна, але вже пропорційно площі змоченої поверхні корпусу, що забезпечує відповідну водотон- нажність. Тому там, де економіка комунікації відіграє ключову роль, гонитва за максималь- ними значеннями швидкості суден припиня- ється, і на перший план виходять параметри суден, які забезпечують мінімізацію витрат на одиницю переміщуваного вантажу. У сфері трансатлантичних пасажирських перевезень, де швидкість поряд із комфортом визначала престижність транспортних компаній, гонка за збільшенням швидкості припинилася в 50-х роках минулого століття з появою авіації, зу- пинившись на рубежі 35 вузлів. Природа сил опору руху суден різної водо- тоннажності зрозуміла, концептуально досить добре вивчена і класифікована за числами Фруда з виділенням опору тертя із загального опору (рис. 2). Привертає увагу діапазон чи- сел Фруда, в якому внесок суми опору тиску і хвильового опору в загальний опір істотно перевищує в’язкий опір, і фактично вид цієї кривої умовно поділяє судна на швидкохідні і нешвидкохідні. На сьогодні за класифікацією Міжнародної морської організації (IMO) для кожної категорії, кожного класу, розміру та призначення суден є свої граничні (порогові) значення швидкості Vre = 3,7V1/6m/s, які визна- чаються за водотоннажністю судна (V — об’єм водотоннажності частини корпусу судна, що відповідає числу Фруда 1,18). У 1978 р. на черговому конгресі ITTC до категорії швидкохідних суден було віднесено клас однокорпусних суден (число Фруда за водотоннажністю яких перевищує 1,1) з роз- биттям його на підкласи: глісуючі судна, судна на підводних крилах, судна на повітряній по- душці, а також клас багатокорпусних суден. ІМО постійно відстежує світові тенденції розвитку торговельного і промислового суд- ноплавства, економічність перевезень і техніч- ний стан галузі. Аналізуючи цю інформацію, можна дійти висновку, що у світі запиту на підвищення швидкості суден різної водотон- нажності зараз немає, не очікують його і в най- ближчій перспективі, а отже, немає потреби у наукових дослідженнях за цим напрямом. Інша справа — спортивне суднобудування, в якому постійно йде змагання за кожну секун- ду, і, звичайно, військове кораблебудування, в якому швидкість — один з найважливіших еле- ментів боєздатності корабля. Отже, актуальність досліджень, спрямова- них на збільшення швидкості швидкохідних кораблів зі збереженням параметрів мореплав- ності, визначається потребами військово-мор- ського суднобудування. Так, у військово-мор- ських доктринах більшості країн військові Рис. 2. Частка складових сил опору в загальному опорі Опір тертя 40 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (7) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ судна, за винятком авіаносних кораблів, за Fr належать до категорії швидкохідних суден. Як відомо, для зменшення опору та підви- щення швидкості потрібно або збільшувати видовження корпусу судна до В/L = 15—20 (сучасні показники В/L становлять 6—8 для транспортних суден і 8—11 для бойових кора- блів), або реалізовувати ідею багатокорпуснос- ті судна (катамаран, тримаран). Для істотного зменшення хвильового опору необхідно або підняти корпус судна над поверхнею води, за- лишивши рушій під її поверхнею і замінивши виштовхувальну силу води підйомною силою рухомого корпусу судна чи підводного крила, або застосувати комбінований метод, не втра- чаючи при цьому інших морехідних якостей судна. Сукупність вимог до суден (так звана праце- здатність — operability) в різних країнах може різнитися, але їх головний сенс залишається одним і тим самим — корпус корабля при тес- тових хвильових навантаженнях має задоволь- няти всі вимоги до морехідності, наведені на діаграмі (рис. 3). Судна з динамічним способом підтримки. До цього типу суден належать глісуючі судна, судна на підводних крилах, судна на повітряній подушці і певною мірою екраноплани, які ще донедавна не відносили ані до кораблів, ані до літаків. Екраноплани — найбільш наукомістка категорія суден, оскільки в них поряд з тради- ційними проблемами суден, що рухаються у водотоннажному режимі, постають проблеми динамічної підтримки корабля над поверхнею води, коли і маса судна, і його швидкість ви- значають режим руху. Глісуючі судна. Історично ідею динамічно- го методу підтримки, тобто виходу судна з водотоннажного режиму руху, вперше було реалізовано в 1908 р. у Франції у вигляді глі- суючого однокорпусного судна, а теоретичне обґрунтування динамічних сил, що діють на корпус судна в режимі глісування (Rx — опір і Ry — підтримуюча сила), було опубліковано в 1932 р. [3]. Такий значний часовий інтервал між появою евристичного нововведення (вті- ленням ідеї) та її науковим обґрунтуванням є досить звичним явищем у кораблебудуванні. Зрозуміло, що значення сили опору, підйомної сили швидкісного напору води та поздовжньо- го моменту, отримані з розв’язку задачі ков- зання (глісування) нескінченної за розмахом пластини по поверхні води [2] 2 2 2 1 41 ; 2y cR U a Fr             ;x yR R  2 2 2 2 3 1 9 321 , 2 18cM U a Fr             де ас — половина змоченої довжини пластини, α — кут атаки пластини, U — швидкість руху пластини, а також значення числа Фруда, роз- рахованого за змоченою довжиною пластини, не дають можливості прогнозувати морехідні якості судна, але ними як оцінними параметра- ми користуються й досі. Подальші кроки у вдосконаленні форми корпусу глісуючих суден, у яких 90—95 % маси судна компенсується підйомною силою, було спрямовано на підвищення морехідності зі збе- реженням швидкості руху і маси судна. Пошук оптимальних морехідних форм корпусів глісу- ючих суден перемістився в дослідні басейни. Згідно з методикою Фруда, частина гідродина- мічних сил, зокрема гідродинамічна сила тертя, визначається за значенням опору еквівалентної пластини, а решта гідродинамічних сил, у тому Рис. 3. Діаграма працездатності (IpH — кількість ви- падків на годину) ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 7 41 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ числі сили хвильової природи й сили тиску, — за результатами модельного експерименту в дослідному басейні, а також за результатами випробувань повномасштабних суден. За цей період було створено велику кіль- кість різних плоско-кілюватих обводів склад- ної геометрії однокорпусних глісуючих суден (рис. 4), які поєднують високі швидкісні по- казники з прийнятними морехідними якостя- ми. Пошук золотої середини між ходкістю та морехідністю привів до концепції багатокор- пусних суден. Так, корпус «морські сани» мож- на вважати прообразом катамарану, а корпус «кафедрал» — прообразом тримарану. Істотного прориву в аналітичному розв’я- зу ван ні задачі взаємодії судна, що рухається схвильованою водною поверхнею, не відбуло- ся й досі, але сучасні комп’ютери дозволяють обчислювати велику кількість визначальних гідродинамічних параметрів впливу наванта- ження, простежувати зміну динамічних харак- теристик корпусу судна при зміні його обводів, що значно скорочує час проєктування. Такий підхід дав змогу повернутися до вже випробуваних, але свого часу не оцінених об- водів. Так, суднобудівна компанія Damen Ship- yards, яка, до речі, має дочірнє підприємство в Україні, просуває свій проєкт глісеру з геоме- трією AXE Bow (рис. 5). Глісер, побудований за цим проєктом, показав суттєве підвищення мореплавності за швидкості 35 вузлів, але на гладкій воді він поступається ходкістю суднам з іншими обводами корпусів [4]. Дослідження останніх років засвідчили, що істотного зниження опору за великих чисел Фруда можна досягти застосуванням комбіно- ваних методів динамічної підтримки. Судна на підводних крилах. У цього підкла- су швидкохідних суден з динамічним спосо- бом підтримки (перше побудовано в СРСР у 1957 р.) проблем з визначенням підйомної сили практично немає, оскільки опис руху крила під поверхнею води ґрунтується на кла- сичній теорії крила в суцільному середовищі, яка виникла задовго до початку використання крила в суднобудуванні, але проблемні питан- ня, пов’язані з морехідністю, залишаються та- Рис. 4. Різні форми плоско-кілюватих обводів склад- ної геометрії однокорпусних глісуючих суден: 1 — ре- данний; 2 — морські сани; 3 — кафедрал; 4 — сани Фок- са; 5 — блега Рис. 5. Глісер з обводом AXE Bow Рис. 6. Коефіцієнт опору глісерів: 1 — моногедрон; 2 — редан; 3 — носовий редан + кормове підводне крило 42 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (7) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ кими самими, як і у глісуючих суден, хіба що гранична висота хвилі (коли різко падає мо- реплавність) може бути дещо більшою. З гід- роаеродинамікою цього підкласу суден майже все ясно, але їх практичне застосування дуже обмежене через необхідність подолання опо- ру, який істотно підвищується при виході «на крило», що потребує додаткового запасу по- тужності двигуна. Крім того, з підвищенням морехідності виникають проблеми стійкості під час маневрування. Однак підводне крило стає ефективною складовою комбінованих ме- тодів підвищення морехідності та зниження опору за великих чисел Фруда (рис. 6). Судна на повітряній подушці. Багата історія авторських проєктів цього підкласу швидко- хідних суден розпочалася у 1959 р., коли бри- танське судно на повітряній подушці перетну- ло Ла-Манш. Незважаючи на високу швид- кість (100—120 км/год) і малий опір руху, цей тип суден так і не набув значного поширення, оскільки зі збільшенням маси та швидкості судна зростає необхідна потужність турбін, що нагнітають повітря під днище для створення надлишкового тиску. Тому в їх класичному ви- конанні судна на повітряній подушці з м’якою огорожею зазвичай використовуються тран- спортними компаніями для перевезення паса- жирів між невеликими островами, а також як десантні кораблі вантажністю до 150 т (рис. 7). У пошуках компромісу між ходкістю та мо- рехідністю динамічний спосіб підтримки суден повітряною подушкою знайшов застосування в комбінованих методах. Наприклад, у про- єкті PACSCAT (Partial Air Cushion Supported CATamaran) класичну схему повітряної по- душки скегового типу було трансформовано: суттєво збільшено ширину бічних корпусів, так що вони набули об’ємів, характерних для водотоннажних суден, а нижню їх частину зро- блено пласкою, як у глісуючих суден (рис. 8). Отже, судно типу PACSCAT є гібридним, у ньому застосовано елементи як водотоннаж- ного судна, так і суден з динамічними спосо- бами підтримки (глісуючого та на повітряній подушці). При цьому основним режимом пла- вання такого судна є водотоннажний режим Рис. 7. Судно на повітряній подушці проєкту MVPP10 Рис. 9. Приклад реалізації проєкту PACSCAT — швид- кісний десантний корабель типу QinetiQ, Велика Бри- танія, 2012 р. Рис. 8. Характерний вигляд поперечного (а) та по- вздовжнього (б) перетинів судна типу PACSCAT a б ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 7 43 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ з відносно невеликою швидкістю і піднятою огорожею подушки, а за необхідності можли- вий перехід до швидкісного режиму руху з ви- користанням повітряної подушки. Крім того, регулювання тиску в повітряній подушці дає змогу змінювати в широкому діапазоні осадку судна, що дозволяє ефективно долати мілко- воддя та мілини. На сьогодні гідродинамічну схему судна типу PACSCAT інтенсивно засто- совують при побудові сучасних швидкохідних військово-морських кораблів (рис. 9). В Інституті гідромеханіки НАН України було проведено модельні випробування гід- родинамічної схеми судна типу PACSCAT (рис. 10), за результатами яких у ДП «До- слідно-проєктний центр кораблебудування» (м. Миколаїв) розроблено проєкт малого ра- кетного катера «Богомол». Трикорпусні судна (тримарани). Трикор- пусна гідродинамічна схема швидкохідних су- ден також є результатом компромісу між швид- кістю і морехідністю і активно розвивається в останні пів століття. На сьогодні найбільш перспективною є трикорпусна гідродинамічна схема, що складається з основного централь- ного видовженого корпусу (вплив видовження на опір продемонстровано на рис. 11), в якому зосереджено основну частку водотоннажнос- ті, та двох невеликих бічних корпусів. Вчені Інституту гідромеханіки НАН України свого часу експериментально обґрунтували форми, розмір і місця розташування бічних корпусів (рис. 12) [5, 6]. Перспективність трикорпусної гідродина- мічної схеми швидкісного судна підтверджу- ється порівняльним аналізом працездатності (operability) швидкохідних суден, виконаним для різних гідродинамічних схем. З рис. 13 видно, що трикорпусна гідродинамічна схема судна (тримаран) є найменш залежною від на- прямку руху хвилювання і найкращою на зу- стрічних курсах. Саме тому в багатьох країнах світу сучасні кораблі берегової охорони буду- ють за трикорпусною гідродинамічною схе- мою (рис. 14). Судна з малою площею ватерлінії. Прак- тичне втілення гідродинамічної схеми швид- Рис. 10. Модель судна типу PACSCAT у басейні Інсти- туту гідромеханіки НАН України Рис. 12. Схема моделі тримарана Рис. 11. Залежність коефіцієнта опору від видовжен- ня корпусу Рис. 13. Працездатність різних гідродинамічних схем швидкохідних суден 44 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (7) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ кісних суден з малою площею ватерлінії, що мінімізує хвильовий опір, відбулося в сере- ди ні минулого століття для малотоннажних суден. У процесі проєктування катамаранів було створено гібридну схему, яка дозволяє зберегти швидкість судна при підвищенні його мореплавності, але основним обмежен- ням для її широкого використання є відносно велика осадка судна. На сьогодні ця гібридна схема набула розвитку завдяки застосуванню кавітуючого режиму руху, що знижує опір під- водної об’ємної частини корпусів (рис. 15). За цим напрямом в Інституті гідромеханіки НАН України є вагомі напрацювання, спрямовані на створення стійкої каверни та вивчення власти- востей динамічної підтримки корпусів у кавер- ні (рис. 16) [7—9]. При підвищенні водотоннажності суден з малою площею ватерлінії катамаранного типу з кавітуючою підводною частиною виникають додаткові питання щодо поперечної міцності корпусу, але ці проблеми не є критичними. Висновки. За останні 50 років не було за- пропоновано принципово нових гідродина- мічних схем корпусів швидкохідних суден, і на сьогодні класифікація ITTC зберігається. Однак останніми десятиліттями акцент явно зміщується на дослідження малотоннажних швидкохідних суден і побудову безпілотних систем. Запропоновано багато гібридних гід- родинамічних схем, деякі з них є більш вда- лими, деякі — менш. Так, для малотоннажних глісуючих суден найбільш продуктивними для зниження опору та підвищення мореплавнос- ті є динамічні схеми «морські сани» та «сани Фокса». І хоча обмеження щодо їхньої море- хідності залишаються досить жорсткими, для безпілотних суден вони є цілком прийнятни- ми. Для кораблів військово-морського флоту водотоннажністю до 1500 т (кораблі берегової охорони) найбільш перспективною вважаєть- ся гідродинамічна схема «тримаран». Проте невирішених проблем з нею ще багато, і пер- ший корабель цієї серії залишається поки екс- периментальним зразком. Для транспортного флоту середньої водотоннажності обґрунто- вано проєктування суден з використанням гі- Рис. 16. Схема утворення каверни і засобу підтриман- ня корпуса в каверні (підводне крило) (а) і осесиме- тричний корпус у штучній каверні (б) a б Рис. 14. Сучасний американський тримаран «Indepen- dence», 2010 р. Рис. 15. Проєкт судна з малою площею ватерлінії ка- тамаранного типу з кавітуючою підводною частиною ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 7 45 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ бридної гідродинамічної схеми «катамаран» з елементами динамічного розвантаження. На сьогодні методика вибору оптимальних корпусів суден з динамічними засобами під- тримки і багатокорпусних суден різного типу та призначення потребує подальшого вдоскона- лення. Широке застосування спеціалізованих комп’ютерних підходів для визначення параме- трів суден значно прискорює процес проєкту- вання, однак потрібен подальший розвиток ана- літичного й комп’ютерного моделювання для адекватної оцінки бризкового опору та впливу вихроутворення в гідродинамічних схемах су- ден з динамічним способом підтримки. REFERENCES [СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ] 1. Faltinsen O.M. Hydrodynamics of High-Speed Vehicles. Cambridge University Press, 2005. https://doi.org/10.1017/ CBO9780511546068 2. Newman J.N. Marine Hydrodynamics. MIT Press, 1977. 3. Wagner H. Uber Stoss- und Gleitvorgange an der Oberflache von Flussigkeiten. ZAMM. 1932. 12(4): 193—213. https://doi.org/10.1002/zamm.19320120402 4. Keuning J.A., van Walree F. The comparison of the hydrodynamic behaviour of three fast patrol boats with special hull geometries. In: HIPER 06: 5th International Conference on High-performance Marine Vehicles. Australian Maritime College, 2006. P. 137—152. 5. Babenko V.V., Kuznetsov Al.I., Kuznetsov An.I., Moroz V.V. Technique of realization of towing-basin tests in a ship- research station with the help of two models of planing boat. Applied Hydromechanics. 2003. 5(4): 5—11. [Бабенко В.В., Кузнецов Ал.И., Кузнецов Ан.И., Мороз В.В. Методика проведения буксировочных испытаний в опытовом бассейне при помощи двух моделей глиссирующего судна. Прикладна гідромеханіка. 2003. Т. 5, № 4. С. 5—11.] 6. Moroz V.V. Experimental study of water resistance to the movement of a three-hull vessel. Zbirnyk naukovykh prats Natsionalnoho universytetu korablebuduvannya. 2004. (2): 11—16. [Мороз В.В. Экспериментальное исследование сопротивления воды движению трехкорпусного судна. Збірник наукових праць Національного університету кораблебудування. 2004. Вип. 2. С. 11—16.] 7. Kochin V., Moroz V., Serebryakov V., Nechitailo N. Hydrodynamics of Supercavitating Bodies at an Angle of Attacks under Conditions of Considerable Effect of Fluid Weightiness and Closeness of Free Border. Journal of Shipping and Ocean Engineering, 2015. 5: 255—265. https://doi.org/10.17265/2159-5879/2015.05.004 8. Serebryakov V., Moroz V., Kochin V., Dzielski J. Experimental Study on Planing Motion of a Cylinder at Angle of Attack in the Cavity Formed behind an Axisymmetric Cavitator. Journal of Ship Research. 2020. 64(2): 139—153. https://doi.org/10.5957/JOSR.09180077 9. Semenenko V., Moroz V., Kochin V., Naumova O. Dynamics of supercavitating vehicles with cone cavitators. Mechan- ics and Advanced Technologies. 2022. 6(1): 85—96. https://doi.org/10.20535/2521-1943.2022.6.1.252889 Gennadii O. Voropaiev Institute of Hydromechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5615-6344 DYNAMICS OF HIGH-SPEED SHIPS: WORLD TRENDS AND PROSPECTS According to the materials of scientific report at the meeting of the Presidium of NAS of Ukraine, April 19, 2023 The report analyzes the modern perception of the hydrodynamic problems of high-speed ships and methods of solving them with the complex application of dynamic principles of support and multihull design of boats. The Institute of Hy- dromechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine presents the results of research, which are the basis for solving fundamental and applied problems of the hydrodynamic resistance of ships at high Froude and Reynolds numbers based on the further development of theory, methods of experimental research and the creation of effective techniques for calculating hydro-aerodynamic characteristics of high-speed vessels under conditions of natural wave influence. Cite this article: Voropaiev G.O. Dynamics of high-speed ships: world trends and prospects. Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2023. (7): 37—45. https://doi.org/10.15407/visn2023.07.037
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-201428
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1027-3239
language	Ukrainian
last_indexed	2025-12-07T18:31:49Z
publishDate	2023
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
record_format	dspace
spelling	Воропаєв, Г.О. 2025-01-16T17:10:48Z 2025-01-16T17:10:48Z 2023 Динаміка швидкохідних суден: світові тенденції та перспективи (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 19 квітня 2023 р.) / Г.О. Воропаєв // Вісник Національної академії наук України. — 2023. — № 7. — С. 37-45. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 1027-3239 DOI: doi.org/10.15407/visn2023.07.037 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/201428 У доповіді проаналізовано сучасне ставлення до проблем гідродинаміки швидкохідних суден та методи їх вирішення з комплексним застосуванням динамічних принципів підтримки та багатокорпусності суден. Наведено результати досліджень, на яких зосереджує свої наукові пошуки Інститут гідромеханіки НАН України і які є базою для вирішення фундаментальних та прикладних проблем гідродинамічного опору суден за великих чисел Фруда і Рейнольдса на основі подальшого розвитку теорії і методів експериментального дослідження та створення ефективних методів розрахунку гідроаеродинамічних характеристик швидкісних суден в умовах реального хвильового впливу. The report analyzes the modern perception of the hydrodynamic problems of high-speed ships and methods of solving them with the complex application of dynamic principles of support and multihull design of boats. The Institute of Hydromechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine presents the results of research, which are the basis for solving fundamental and applied problems of the hydrodynamic resistance of ships at high Froude and Reynolds numbers based on the further development of theory, methods of experimental research and the creation of effective techniques for calculating hydro-aerodynamic characteristics of high-speed vessels under conditions of natural wave influence. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Вісник НАН України З кафедри Президії НАН України Динаміка швидкохідних суден: світові тенденції та перспективи (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 19 квітня 2023 р.) Dynamics of high-speed ships: world trends and prospects (According to the materials of scientific report at the meeting of the Presidium of NAS of Ukraine, April 19, 2023) Article published earlier
spellingShingle	Динаміка швидкохідних суден: світові тенденції та перспективи (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 19 квітня 2023 р.) Воропаєв, Г.О. З кафедри Президії НАН України
title	Динаміка швидкохідних суден: світові тенденції та перспективи (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 19 квітня 2023 р.)
title_alt	Dynamics of high-speed ships: world trends and prospects (According to the materials of scientific report at the meeting of the Presidium of NAS of Ukraine, April 19, 2023)
title_full	Динаміка швидкохідних суден: світові тенденції та перспективи (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 19 квітня 2023 р.)
title_fullStr	Динаміка швидкохідних суден: світові тенденції та перспективи (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 19 квітня 2023 р.)
title_full_unstemmed	Динаміка швидкохідних суден: світові тенденції та перспективи (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 19 квітня 2023 р.)
title_short	Динаміка швидкохідних суден: світові тенденції та перспективи (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 19 квітня 2023 р.)
title_sort	динаміка швидкохідних суден: світові тенденції та перспективи (за матеріалами доповіді на засіданні президії нан україни 19 квітня 2023 р.)
topic	З кафедри Президії НАН України
topic_facet	З кафедри Президії НАН України
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/201428
work_keys_str_mv	AT voropaêvgo dinamíkašvidkohídnihsudensvítovítendencíítaperspektivizamateríalamidopovídínazasídanníprezidíínanukraíni19kvítnâ2023r AT voropaêvgo dynamicsofhighspeedshipsworldtrendsandprospectsaccordingtothematerialsofscientificreportatthemeetingofthepresidiumofnasofukraineapril192023

Динаміка швидкохідних суден: світові тенденції та перспективи (за матеріалами доповіді на засіданні Президії НАН України 19 квітня 2023 р.)

Institution

Similar Items