Диссертация (1173095), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Вода таким образом попадает в средний модуль,уменьшаяплавучестьамфибии.Гидродинамическиесилыприэтомконцентрируются в нижней части носового щита, на задней стенке колесных ниш,а также на днище у транцевых плит и на входе в водовод. Для успешного выходамодели «5» на чистое глиссирование необходимо избегать неустойчивого режимас помощью регулирования положения транцевых плит в зависимости от скоростидвижения по водной поверхности, как было сказано ранее.Максимальные значения показателей ходкости исследуемых моделейпредставлены в Таблице 3.1.Таблица 3.1 – Максимальные значения показателей ходкости исследуемых моделейНомер эксперимента01*23**45ε0,190,740,480,790,470,56θ, о6,619,422,019,019,9Nбуд, кВт/т28,472,247,554,227,832,7* - дифферент задан постоянным; ** - не развивает максимальную скорость 15 м/сПараметр84Сравним обратное качество (Рисунок 3.14), дифферент (Рисунок 3.15) иудельную буксировочную мощность (Рисунок 3.16) исследованных моделейГАММК с аналогичными параметрами эталонной модели быстроходного судна.Рисунок 3.14 – Зависимость обратного качества от числа Фруда для моделейРисунок 3.15 – Зависимость дифферента от числа Фруда для моделей85Рисунок 3.16 – Зависимость удельной буксировочной мощностиот числа Фруда для моделейСделаем соответствующие выводы о влиянии различных корпусных обводови дополнительного оборудования на ходкость ГАММК.3.5.
Выводы по главе 31. В результате проведения исследования ходкости моделей ГАММК сразличной конструктивной конфигурацией установлено, что с помощьюдополнительного оборудования можно обеспечить менее энергозатратный переходмашины из водоизмещающего режима в глиссирующий и добиться более высокихскоростей движения (не менее 15 м/с) по сравнению с ГАММК бездополнительного оборудования, что является существенным положительнымфактором, учитывая особенности таких машин.862. Проанализировано качественное влияние конструктивных мероприятий нагидродинамические свойства ГАММК:- носовой откидной (или выдвижной) щит воспринимает гидродинамическиесилы при переходе из водоизмещающего в глиссирующий режим движения исоздает дополнительную подъемную силу;- носовой воздушный резервуар экранирует элементы ходовой частипередней оси и повышает запас плавучести, а также положительно влияет наостойчивость и сопротивление заныриванию амфибии;- кормовые воздушные резервуары экранируют элементы ходовой частизадних полуосей, улучшают запас плавучести и остойчивость, а такжепрепятствуют чрезмерному увеличению дифферента при разгоне амфибии;- кормовые транцевые плиты экранируют элементы ходовой части заднихполуосей, создают дополнительные глиссирующие площади и предотвращаютдельфинирование амфибии.
Угол атаки транцевых плит необходимо регулироватьв процессе разгона ГАММК, так как в зоне высоких скоростей при FrD > 3,5возникает эффект рикошетирования, а при больших углах атаки возможнопоявление дифферента на нос и заныривание амфибии.3.Произведенаколичественнаяоценкавлиянияконструктивныхмероприятий на максимальные значения показателей ходкости ГАММК:- эталонный корпус с обводами «моногедрон» обладает наименьшимимаксимальными показателями ε = 0,19, θ = 6,6о, Nбуд = 28,4 кВт/т в диапазоне чиселФруда FrD < 5.
Кроме того, данный корпус имеет максимальное значениеVСЗП = 61% среди всех исследованных моделей;- амфибия с обводами малой килеватости без дополнительного оборудованияобладает в 3,9 раз большим ε и в 2,5 раз большей Nбуд, чем эталон. Запас плавучестисоставляет VСЗП = 56%. Данная модель ГАММК имеет худшее гидродинамическоекачество из всех рассмотренных;- глиссирующая машина, оснащенная обводами малой килеватости идополнительным оборудованием в виде носового откидного щита, носовоговоздушного резервуара и кормовых воздушных резервуаров обладает в 2,5 раз87большим ε, в 2,9 раз большим θ и в 1,7 раз большей Nбуд, чем эталон.
Применениетакого оборудования позволяет снизить ε в 1,6 раз и Nбуд в 1,5 раз относительноГАММК без него. Помимо этого, VСЗП увеличивается в 1,1 раз и составляет 61%;- ГАММК, построенная на обводах типа «моногидрон» с дополнительнымоборудованием в виде носового выдвижного щита, носового воздушногорезервуара и кормовых воздушных резервуаров обладает в 4,2 раз большим ε, в 3,3раз большим θ в 1,9 раз большей Nбуд, чем эталон. Кроме того, данный корпус имеетминимальный VСЗП = 44% среди всех исследованных моделей.
При разгонеамфибии данной конфигурации наблюдается эффект дельфинирования, из-закоторого для выхода на режим чистого глиссирования при FrD > 3 требуетсявысокая энерговооруженность машины, либо установка транцевых плит;- ГАММК с обводами типа «тримаран» и с дополнительным оборудованиемв виде носового выдвижного щита, носового воздушного резервуара и транцевыхплит обладает в 2,5 раз большим ε, в 2,9 раз большим θ, чем эталон. Nбудсопоставима с эталоном.
Запас плавучести составляет VСЗП = 48%. Данный типамфибии имеет наилучшее гидродинамическое качество относительно всехисследованных, обеспечивает минимальный дифферент на корму и требуетнаименьшей энерговооруженности амфибии;- ГАММК с более полными в носовой части обводами типа «тримаран» и сдополнительным оборудованием в виде носового выдвижного щита, носовоговоздушного резервуара большего объема и транцевых плит имеет в 2,9 раз большийε, в 3 раза больший θ и в 1,2 раз большую Nбуд, чем эталон. Запас плавучести равенVСЗП = 53%. Данный тип амфибии уступает предыдущему в ходкости, но посовокупности водоходных свойств является лучшим из всех исследованных.88ГЛАВА 4. МЕТОД ОЦЕНКИ ХОДКОСТИ И ТЯГОВО-СКОРОСТНЫХСВОЙСТВ ГЛИССИРУЮЩИХ АМФИБИЙНЫХ МАШИН МАЛОГОКЛАССА С КОМБИНИРОВАННОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ4.1. Общие положенияРассмотрим тягово-скоростные свойства ГАММК на суше в основныхрежимах работы КЭУ: «ДВС», «ЭМ» и «ДВС+ЭМ».
Сухопутные режимы «Г+ЭМ»и «ДВС+Г» предназначены для снижения расхода топлива и рекуперативнойзарядки АКБ за счет ЗОЭМ, поэтому с точки зрения оценки тягово-скоростныхсвойств рассматриваться не будут. На воде соответственно основными режимамиработы КЭУ являются «ДВС» и «ДВС+ЭМ». Режимы «Г+ЭМ» и «ЭМ» вводоходном положении являются вспомогательными и могут быть использованы вслучае отказа основного водоходного движителя и/или ДВС. Амфибия при этомбудет двигаться за счет водоизмещения.
В диссертации уделим внимание ходкостиГАММК в основных водоходных режимах КЭУ.В основу разработанного метода оценки положена теория движениясухопутных ТС [65, 80] и быстроходных судов [12, 38, 66]. Для определенияпараметровэлектросистемыиэнергобалансаиспользованырасчетныезависимости, представленные в [11, 96]. Блок-схема алгоритма оценки динамикипрямолинейного движения ГАММК с КЭУ представлена на Рисунке 4.1.В ходе проведения расчетов по предлагаемому методу определяются условиядвижения ГАММК, характеристики ЗОЭМ, ЦОЭМ, АКБ, ДВС, водоходногодвижителя и трансмиссии, автономный запас хода машины в сухопутном режиме«ЭМ», тягово-динамические характеристики и графики разгона на режимахсухопутного движения «ДВС», «ЭМ» и «ДВС+ЭМ», а также ходовыехарактеристики ГАММК при движении на воде в режимах «ДВС» и «ДВС+ЭМ».89Рисунок 4.1 – Алгоритм разработанного метода904.2.
Режим сухопутного движения за счет задних обратимых электромашинВ первую очередь, необходимо задать исходные данные – массогабаритныепараметры машины, радиус ведущих колес, дорожные условия эксплуатации,кинематическую схему трансмиссии, энергопотребление элементов бортовойаппаратуры.
Кроме того, нужно знать другие параметры (приведенный моментинерции двигателя, коэффициент запаса сцепления и т.п.), определяемые поаналогии с существующими ТС или известные из справочной литературы.Рассмотрим эксплуатационные условия сухопутного движения ГАММК.Коэффициент сопротивления движению Ψ для машины определяются по формуле: = + ,(4.1)где α – угол наклона местности при движении ТС на подъем,f – коэффициент сопротивления качению, определяющийся исходя издорожных условий (значения коэффициента указаны в справочниках [34, 65]).ВТаблице4.1показаназависимостьизменениякоэффициентасопротивления движению от угла наклона местности для колесного ТС,движущегося с коэффициентом сопротивления качению f = 0,01, что соответствуетмокрой грунтовой дороге или снегу (при эксплуатации в арктической зоне).Таблица 4.1 – Коэффициент сопротивления движению в арктических условияхαо05101520253035рад0,000,090,170,260,350,440,520,610,010,080,160,250,330,410,490,57ψПотребный коэффициент сцепления движителей ТС с поверхностью дорогипри движении на подъем определяется из условия равенства силы тяги посцеплению и внешнего сопротивления.
Задача решается без учета сопротивлениявоздуха, то есть внешнее сопротивление движению определяется сопротивлениемкачению ТС, а также составляющими скатывающих сил.91Для одиночного ТС коэффициент сцепления φ рассчитывается по формуле: = ( + ),сц(4.2)где Gсц – сцепной вес машины, приходящийся на ведущие оси, кН.Потребный коэффициент сцепления возрастает с увеличением угла подъемадорожной поверхности. Зависимость коэффициента сцепления от угла наклонаместности для двухосного ТС с неполным и полным приводом колес прикоэффициенте сопротивления качению f = 0,01, представлена в Таблице 4.2.Таблица 4.2 – Коэффициент сцепления в арктических дорожных условияхαо0510152025рад0,000,090,170,260,350,44φ4х20,010,160,340,530,720,92φ4х40,010,080,170,260,350,46Далее необходимо установить параметры ЗОЭМ, обеспечивающих движениепо суше в режиме «ЭМ» с заданной скоростью.
Для этого ГАММК должнапреодолеть сопротивление движению Rдвi, Н, определяющееся по выражению:дв = к + в ,(4.3)где Rк – сила сопротивления качению, Н,Rвi – сила аэродинамического сопротивления, Н.Сила сопротивления качению Rк, Н, рассчитывается следующим образом:к =,к(4.4)где rк – статический радиус ведущего колеса, м,g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.Сила аэродинамического сопротивления Rвi, Н, определяется по формуле:о л 2в =,13(4.5)92где vi – i-ая скорость ТС в режиме «ЭМ», км/ч,Fл – площадь лобового сопротивления, м2,Ко – коэффициент обтекаемости, Н∙с2/м4, определяющийся по справочнымтаблицам [34, 65]. Для машин легкого класса Kо = 0,6 Н∙с2/м4.Площадь лобового сопротивления Fл, м2, рассчитывается по зависимости:л = ф ,(4.6)где B и H – габаритные ширина и высота машины соответственно, м,Aф – коэффициент формы машины, определяющийся по справочнымматериалам [34, 65].
Для легких ТС коэффициент Aф = 0,3…0,35.Зададим максимальную скорость движения vmax, км/ч, в режиме сухопутногодвижения «ЭМ» и определим мощность сил сопротивления Nс, Вт, на заданноймаксимальной скорости vmax, км/ч, по следующей формуле:с =с .3,6(4.7)Для того, чтобы двигаться с заданной скоростью, пара ЗОЭМ должнавырабатывать соответствующую механическую мощность NЗОЭМ, Вт:ЗОЭМ =с,2зкр(4.8)где ηЗКР – КПД колесного редуктора задней полуоси.Следовательно, необходимая электрическая мощность WЗОЭМ, Вт, каждой издвух ЗОЭМ для обеспечения максимальной скорости движения составляет:ЗОЭМ =ЗОЭМ,ЗОЭМ(4.9)где ηЗОЭМ – КПД обратимой электромашины задней полуоси.Теперь необходимо выбрать подходящую модель ЗОЭМ и установить ихскоростную характеристику для дальнейшей оценки тягово-скоростных свойств врежиме совместной работы «ДВС+ЭМ», а также определить передаточноеотношение задних колесных редукторов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
