СПОСОБ ПРИБЛИЖЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ СЧАЛА Российский патент 2007 года по МПК G06G1/16 B63B21/00 

Изобретение относится к определению сопротивления состава объектов (преимущественно однотипных) относительно среды, в которой и относительно которой он движется, в частности для определения счала судов, емкостей и т.д. при движении в воде.

Известен способ определения коэффициентов счала путем модельного или натурного эксперимента [1], заключающийся в последовательной прогонке элементов состава, получения значений сопротивления единичного объекта и состава объектов с разным числом единиц. Затем определяется значение коэффициентов счала К_СЧ для каждого случая состава по зависимости

где R_COCT - сопротивление состава объектов;

R_i - сопротивление одного объекта.

Иногда в практике определения значений коэффициентов счала К_СЧ при наличии зависимости вида К_СЧ=f(n) для конкретного числа членов n в счале производят экстраполяцию этой зависимости на незначительно большее число членов в счале.

Данный способ требует получения большого объема данных, что связано со значительными материальными и временными затратами. Иногда применяемая в практике исследований экстраполяция данных не дает гарантию ее точности при сколько-нибудь значительном увеличении числа единиц в составе и все равно при этом требует большего объема исходных данных (по четырем и более объектам).

Задачей, на которую направлено изобретение, является сокращение необходимого объема исходных данных для получения значений коэффициентов счала состава с интересующим числом единиц в нем путем учета единой природы зависимостей коэффициентов счала составов различных объектов и перехода от менее точного по своей природе метода экстраполяции к более точному методу интерполяции.

Техническим результатом изобретения является минимизация расходов по получению данных по коэффициентам счала состава объектов.

Упомянутая задача достигается тем, что предварительно строятся поля (графическая или аналитическая) коэффициентов счала для различных объектов (для чего могут быть использованы уже известные данные). При построении поля коэффициентов счала используется дополнительное значение

Построение поля коэффициентов счала ведется в координатах К_СЧ и 1/n, т.е. данное поле составляют зависимости вида К_СЧ=f(1/n). Далее, в поле коэффициентов счала наносятся данные хотя бы для двух-трех членов в счале по длине, и по согласованию с остальным полем достраивается зависимость для интересующего количества членов.

В случае построения поля коэффициентов счала с учетом многониточных составов значения выйдут за единицу, но также будут стремиться к нулю при увеличении длины состава.

На фиг.1а построены элементы поля коэффициентов счала вида К_СЧ=f(1/n) по нескольким известным данным, в котором строится искомая зависимость К_СЧ=f(1/n) для кильватерного состава судов при известном значении для счала из двух единиц; на фиг.1б - аналогичное построение на фиг.1 для случая известного значения счала для трех единиц.

Доказательство значения по равенству (2) можно получить логическим экспериментом. Для чего представим (1) в виде

Каждый движущийся преимущественно в вязкой среде объект создает попутный этому движению поток. Каждый последующий объект в составе находится в попутном потоке всех предыдущих членов состава. Это приводит к тому, что скорость движения последующих членов состава относительно окружающего их попутного потока от предыдущих членов снижается по мере увеличения длины состава. При этом умозрительно можно представить, что на бесконечности члены состава будут двигаться с одной скоростью с окружающим их попутным потоком, а следовательно, и не создавать дополнительного сопротивления движению. Поэтому рост значения числителя в (3) последовательно с увеличением длины состава будет прирастать меньше, чем знаменателя, в котором сопротивление всех членов равны сопротивлению первого из них. Собственно направленность к нулевому значению коэффициентов счала при бесконечном числе единиц в составе видна уже при построении поля коэффициентов счала по имеющимся данным (фиг.1). Однако для построения поля скоростей желательно произвести систематический эксперимент с различными габаритными соотношениями размеров элементов состава.

Поле коэффициентов счала, приведенное фиг.1, состоит из известных кривых: 1- кильватерный состав (верхний предел); 2 - кильватерный состав (нижний предел); 3 - модель состава из труб с формирующими приставками (трубы лежат поперек набегающего потока воды, скоростью V=0,4 м/с); 4 - модель состава из труб без формирующих приставок (трубы лежат вдоль набегающего потока воды, скоростью V=0,3 м/с); обойма гофров при отношении стрелки и ширины гофров 0,24, при скорости обдувки V=35 м/с (скорость у всех обойм постоянная); 4 - обойма гофров при отношении стрелки и ширины гофров 0,44; 5 - обойма гофров при отношении стрелки и ширины гофров 0,88; точки На поле нанесены известные точки для искомого состава 8 и соответственные им искомые зависимости коэффициентов счала 9.

Способ осуществляется следующим образом. Строится поле (возможно система полей) коэффициентов счала (графически или аналитически), желательно по результатам систематического эксперимента составов объектов, причем желательно с аналитически описываемыми обводами, с различными соотношениями габаритных размеров элементов в составе. Указанные поля строятся в виде преимущественно системы зависимостей вида К_СЧ=f(1/n). Полученные зависимости дополняются значением что завершает формирование поля коэффициентов счала. С целью расширения возможностей строится ряд таких полей с разным чередованием размеров единиц в составах, в том числе подчиняющимся известной зависимости, например, в заданной последовательности, в частности одинаковые, убывающие, увеличивающиеся, переменные и, возможно, с разными осадками. Зависимость такого чередования может также задаваться аналитически. При наличии указанных полей коэффициентов счала производится определение значения для конкретного состава путем нанесения на поле значений минимум для счала из двух единиц (фиг.1а и 1б) и затем производится достройка кривой коэффициентов счала для интересующего состава путем согласования с линиями поля, т.е. эквидистантно линиям поля, между которыми попали полученные данные. Эквидистантное позиционирование зависимостям поля осуществляется, в частности, графическими, аналитическими операциями, их комбинациями.

В случае отсутствия в системе полей коэффициентов счала варианта, точно соответствующего последовательности размеров элементов в составе, для определения зависимости коэффициентов счала искомого состава используются поля коэффициентов счала с близкими последовательностями размеров элементов, а результат получается дополнительными операциями, в частности, экстраполяцией, интерполяцией, осреднением результатов в этих полях и их комбинациями.

Так на фиг.1а наносится значение К_СЧ (точка №8) для двух судов (очевидно, что значение К_СЧ для одного судна равно единице), а на фиг.1б для трех судов (точка №8). Затем указанным методом восстанавливается вся зависимость К_СЧ=f(1/n) для данного состава и с графика 9 снимаются интересующие данные.

Изобретение относится к определению сопротивления состава объектов (преимущественно однотипных) относительно среды, в которой и относительно которой он движется, в частности для определения счала судов, емкостей и т.д. при движении в воде. Технический результат заключается в минимизации расходов по получению данных. Для реализации способа предварительно строится поля (графические или аналитические) коэффициентов счала для различных объектов (для чего могут быть использованы уже известные данные). При построении полей коэффициентов счала К_СЧ используется дополнительное значение Построение поля коэффициентов счала ведется в координатах К_СЧ и 1/n, т.е. данное поле составляют зависимости вида К_СЧ=f(1/n), где n - число единиц в составе. Далее в поле коэффициентов счала наносятся данные хотя бы для двух-трех членов в счале по длине и по согласованию с остальным полем достраивается зависимость для интересующего количества членов. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ приближенного определения коэффициентов счала, включающий получение данных, преимущественно экспериментально, построение поля и восстановление в нем по ограниченному числу единиц в составе искомой зависимости путем согласования искомой зависимости с характером поля коэффициентов счала, отличающийся тем, что предварительно строится система полей коэффициентов счала, преимущественно по результатам эксперимента различных объектов, затем из них выбираются поля с близкими последовательностями размеров элементов к искомому составу, в них восстанавливаются зависимости по ограниченному числу данных исследуемого объекта, а искомая зависимость получается дополнительными операциями, в частности экстраполяцией, интерполяцией, осреднением результатов в этих полях и их комбинациями.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поля коэффициентов счала строятся в виде графиков К_СЧ=f(1/n),

где К_СЧ - коэффициент счала;

n - число единиц в составе.

7. Способ по п.2, отличающийся тем, что поля коэффициентов счала в виде графиков К_СЧ=f(1/n) дополняются значением .