Готман Ада Шоломовна
ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ОБВОДОВ СУДОВ

05.08.01 Теория корабля

Диссертация на соискание учёной степени
доктора технических наук

Новосибирск
1996
ОГЛАВЛЕНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  5

ГЛАВА  I  
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Современное состояние проблемы определения
     волнового сопротивления  водоизмещающих судов  .  .  .  .  . 10
1.2. Значение  линейной  теории  волнового
     сопротивления  и её краткая история   .  .  .  .  .  .  .  . 24
1.3. Точная постановка задачи и особенности её линеаризации  .  . 27
1.4. Основные выводы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 39

ГЛАВА II 
ИССЛЕДОВАНИЕ ДОПУЩЕНИЙ ТЕОРИИ МИЧЕЛЛА
2.1. Формулировка основных допущений теории Мичелла       .  .  . 41
2.2. Анализ влияния вязкости на волны и их образование    .  .  . 43
2.2.1. Исследование  влияния  кинематического коэффициента 
       вязкости на корабельные волны и волновое сопротивление.  . 49
2.2.2. Расчёт волнового сопротивления с учётом
       турбулентной вязкости.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 50
2.2.3. Экспериментальная проверка влияния вязкости
       жидкости на волновое сопротивление  .  .  .  .  .  .  .  . 53
2.3. Исследование влияния линеаризации граничного условия на
     поверхности корпуса судна на расчётное значение
     волнового сопротивления.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 60
2.4. Исследование влияния линеаризации граничных условий на 
     свободной поверхности жидкости на расчётное значение  
     волнового сопротивления.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 68
2.5. О понятиях  дальнего и ближнего поля  .  .  .  .  .  .  .  . 75
2.6. Расчёт волн вблизи движущегося импульса давления     .  .  . 78
2.7. О роли линейного интеграла в расчёте волнового
     сопротивления судна .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 84
2.8. Особенности  применения  численных методов
     интегрирования в волновых задачах  .  .  .  .  .  .  .  .  . 89

ГЛАВА III
НОВАЯ ФОРМА ИНТЕГРАЛА  МИЧЕЛЛА
3.1. Преобразование интеграла Мичелла   .  .  .  .  .  .  .  .  . 95
3.2. Исследование интеграла Мичелла .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 101
3.2.1. Расчёты интеграла Мичелла и его главной части  .  .  .  . 105
3.2.2. Анализ результатов расчётов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 106

ГЛАВА IV 
ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ ЧАСТИ ИНТЕГРАЛА МИЧЕЛЛА
4.1. Гипотеза образования волн при движении судна  .  .  .  .  . 111
4.2. Влияние взаимодействия  расходящихся и поперечных волн внутри
     кельвиновского клина на интерференцию двух волновых систем  115
4.2.1. Расчёт амплитуд и линий гребней волн по формулам  
       Л.Н. Сретенского .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 116
4.2.2. Расчёт третичных волн по теории Лонге-Хиггинса и Филлипса 123
4.2.3. Исключение капиллярных волн из потенциала источника  .  . 128
4.3. Анализ влияния на волновой потенциал введения в
     граничные условия сил потенциальной природы   .  .  .  .  . 130
4.4. Определение поправок на уменьшение амплитуд
     корабельных  волн для введения в интеграл Мичелла   .  .  . 137
4.5. Расчёт волнового поля, образованного
     параболическими стойками .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 140

ГЛАВА V
ОПТИМИЗАЦИЯ ОБВОДОВ ВОДОИЗМЕЩАЮЩИХ СУДОВ
5.1. Оптимизация обводов водоизмещающих судов
     по главной части интеграла Мичелла.  .  .  .  .  .  .  .  . 148
5.1.1. Основные формулы .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 148
5.1.2. Составление уравнений обводов для оптимизации
       шпангоутов и ватерлиний   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 152
5.1.3. Примеры оптимизации обводов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 159
5.2  Оптимизация обводов из развёртывающихся поверхностей   .  . 173
5.2.1. Основные формулы .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 173
5.2.2. Исследование влияния коэффициентов опорных
       ватерлиний на величину интеграла Мичелла .  .  .  .  .  . 175
5.2.3. Зависимость  F3 от параметра формы a7 .  .  .  .  .  .  . 176
5.2.4. Зависимость  F3 от скорости судна  .  .  .  .  .  .  .  . 179
5.2.5. Выбор сравнительных оценок качества обводов    .  .  .  . 180
5.3. Основной график связи волновой функции с
     параметром уравнения обводов корпуса судна .  .  .  .  .  . 184

ЗАКЛЮЧЕНИЕ  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 190
Литература  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 195

Приложение 1.
Аппроксимация обводов судов, спроектированных 
из развертывающихся поверхностей   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   3

Приложение 2.
Таблицы расчета скоростей по Хессу-Смиту .  .  .  .  .  .  .  .  13

Приложение 3.
Потенциал источника с исключением капиллярных волн   .  .  .  .  20

Приложение 4.
Чертежи обводов и графики результатов расчетов волнового
сопротивления моделей Виглея и Вейнблюма .  .  .  .  .  .  .  .  31

Приложение 5.
Таблицы коэффициентов оптимальных ватерлиний 
для случая d=0,6 на числе Фруда 0,27  .  .  .  .  .  .  .  .  .  74