vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2020-47-3-16-25vdgtu-838Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ, МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕPOWER, METALLURGICAL AND CHEMICAL MECHANICAL ENGINEERINGМоделирование рабочих процессов водоходного движителя паромно-мостовой машины ПММ-2МModeling working processes of the marine thruster of the PMM-2M ferry-bridge machineМесропянА. В.MesropyanA. V.

Месропян Арсен Владимирович - доктор технических наук, профессор, и. о. заведующего кафедрой теоретической механики.450008, Уфа, ул.К.Маркса, 12.

Arsen V. Mesropyan - Dr. Sci. (Technical), Prof., Head of the Department of Theoretical Mechanics.12 K. Marx St., Ufa 450008.

avm74@mail.ruПлатоновЕ. А.PlatonovE. A.

Платонов Евгений Александрович - оператор ЭВиВМ, кафедра прикладной гидромеханики.450008, Уфа, ул.К.Маркса, 12.

Evgenij A. Platonov - computer's operator Department of Applied Hydromechanics.12 K. Marx St., Ufa 450008.

elacom@mail.ruРахматуллинР. Р.RakhmatullinR. R.

Рахматуллин Радмир Рифович - аспирант, кафедра прикладной гидромеханики.450008, Уфа, ул.К.Маркса, 12.

Radmir R. Rakhmatullin - Postgrad. (PhD) Student, Department of Applied Hydromechanics.12 K. Marx St., Ufa 450008.

radmir.molodets.93@mail.ruУфимский государственный авиационный технический университет (УГАТУ)РоссияUfa State Aviation Technical University (USATU)Russian Federation2020151120204731625Copyright © Месропян А.В., Платонов Е.А., Рахматуллин Р.Р., 20202020Месропян А.В., Платонов Е.А., Рахматуллин Р.Р.Mesropyan A.V., Platonov E.A., Rakhmatullin R.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/838

Цель. В статье рассматриваются аспекты моделирования рабочих процессов, протекающих в водоходных движителях амфибийных машин, с учетом специфики их эксплуатации. Метод. Применены методы трехмерного моделирования гребных винтов в CAD- и CAE- пакетах, способные с достоверной точностью определять и оптимизировать параметры протекающих рабочих процессов. Результат. Предложен математический аппарат, позволяющий рассчитывать характеристики водоходных движителей машин-амфибий. Спроектирован гребной винт, обеспечивающий большую тягу по сравнению с исходной конструкцией, позволяющий увеличить скорость движения по воде и уменьшить радиус циркуляции при движении по воде. Рассчитанный вариант гребного винта обеспечивает повышение тяги на 36%, позволяет развить большую скорость движения по воде и значительно снизить радиус циркуляции паромно-мостовой машины при маневрировании на воде. Вывод. Предложенный вариант увеличения скорости движения и маневренности на воде паромных машин является наиболее эффективным и наименее затратным; перспективным направлением дальнейших исследований для достижения максимальной эффективности является создание и верификация программно-аппаратных и методических комплексов для моделирования совместной работы системы «водоходный движитель - корпус - силовая установка».

Objective. The article deals with aspects of modeling the working processes occurring in marine thrusters of amphibious vehicles, taking into account the specifics of their operation. Methods. The methods of 3D modeling of propellers in CAD and CAE packages are applied, which can determine and optimize the parameters of ongoing work processes with reliable accuracy. Results. A mathematical construct is proposed that allows calculating the characteristics of marine thrusters of amphibious vehicles. The propeller is designed to provide more thrust compared to the original design, making it possible to increase the speed of movement on the water and reduce the radius of circulation when moving through the water. The calculated version of the propeller provides an increase in thrust by 36%, allows developing a high speed on the water, and significantly reduces the radius of circulation of the ferry-bridge machine when maneuvering on the water. Conclusion. The proposed option for increasing the speed and maneuverability of ferry vehicles on the water is the most effective and least expensive; a promising direction for further research to achieve maximum efficiency is the creation and verification of software, hardware, and methodological complexes for modeling the joint operation of the "marine thruster - hull - power plant" system.

паромно-мостовая машинагребной винт в кольцевой насадкеводоходный движительмашина-амфибиякольцевая насадкамоделирование рабочих процессовferry-bridge machinepropeller in a ring nozzlemarine thrusteramphibious vehiclering nozzleworking processes modelingReferencesСтепанов А. П. Инженерные переправочно-десантные средства СССР и России // Техника и вооружение: вчера, сегодня, завтра. 2001. №10. С. 1-13.Stepanov A. P. Inzhenernye perepravochno-desantnye sredstva SSSR i Rossii // Tekhnika i vooruzhenie: vchera, segodnya, zavtra. 2001. №10. s. 1-13. [Stepanov A. P. Engineering ferry and landing equipment of the USSR and Russia // Equipment and weapons: yesterday, today, tomorrow. 2001. No. 10. pp. 1-13. (In Russ.)]Антоненко С. В. Судовые движители: учебное пособие. - Владивосток: Из-во ДВГТУ, 2007. 126 с.Antonenko S. V. Sudovye dvizhiteli: uchebnoe posobie. Vladivostok: Iz-vo DVGTU, 2007. 126 s. [Antonenko S.V. Ship movers: a training manual. Vladivostok: Because of DVGTU, 2007. 126 p. (In Russ.)]Емельяненко Н. Ф. Ходкость водоизмещающих морских судов: учебное пособие. - Владивосток. Из-во Дальрыбвтуз, 2004. 249 с.Emel'yanenko N. F. Hodkost' vodoizmeshchayushchih morskih sudov: uchebnoe posobie. - Vladivostok. Iz-vo Dal'rybvtuz, 2004. 249 s. [Emelianenko N. F. The propulsion of displacement ships: a training manual. - Vladivostok. Because of Dalrybvtuz, 2004. 249 p. (In Russ.)]Веретенников А. И. Особенности расчета сопротивления движению боевой колесной машины на плаву /А. И. Веретенников, Ю. М. Мущинский, А. В. Нефёдов // Механiка та машинобудування. 2009. №2. С. 11-16.Veretennikov A. I. Osobennosti rascheta soprotivleniya dvizheniyu boevoj kolesnoj mashiny na plavu / A. I. Veretennikov, YU. M. Mushchinskij, A. V. Nefyodov // Mekhanika ta mashinobuduvannya. 2009. №2. S. 11-16. [Veretennikov A.I. Features of calculating the resistance to the movement of a combat wheeled vehicle afloat / A.I. Veretennikov, Yu. M. Mushchinsky, A.V. Nefyodov // Mechanics and machine-building. 2009. No. 2. pp. 11-16. (In Russ.)]Simulation of amphibious vehicle water resistance based on fluent / Zhangxia Guo, et. al. // International Conference on Materials Engineering and Information Technology Applications. 2015. Vol.10, No. 1. pp. 485-489.Simulation of amphibious vehicle water resistance based on fluent / Zhangxia Guo, et. al. // International Conference on Materials Engineering and Information Technology Applications. 2015. Vol.10, No. 1. pp. 485-489.Nakisa M. RANS simulation of viscous flow around hull of multipurpose amphibious vehicle / М. Nakisa, А. Maimin, А. Yasser, F. Behrouzi, A. Tarmizi // International Journal of Mechanical and Mechatronics Engineering. 2014. Vol. 8, No. 2. pp. 298-302.Nakisa M. RANS simulation of viscous flow around hull of multipurpose amphibious vehicle / М. Nakisa, А. Maimin, А. Yasser, F. Behrouzi, A. Tarmizi // International Journal of Mechanical and Mechatronics Engineering. 2014. Vol. 8, No. 2. pp. 298-302.Simulation of amphibious vehicle water resistance based on fluent / Xiaochun Pan, et. al. // International Conference on Materials Engineering and Information Technology Applications. 2015. pp. 485-489.Simulation of amphibious vehicle water resistance based on fluent / Xiaochun Pan, et. al. // International Conference on Materials Engineering and Information Technology Applications. 2015. pp. 485-489.Филатов В. В. Гидродинамическое исследование перспективной быстроходной амфибийной машины малого класса // Вестник гражданских инженеров. 2017. №2 (61). С. 219-223.Filatov V. V. Gidrodinamicheskoe issledovanie perspektivnoj bystrohodnoj amfibijnoj mashiny malogo klassa // Vestnik grazhdanskih inzhenerov. 2017. №2 (61). S. 219-223. [Filatov V.V. Hydrodynamic study of a promising high-speed amphibious small-class machine // Bulletin of Civil Engineers. 2017. No. 2 (61). pp. 219-223. (In Russ.)]Хренов И. О. Метод расчета силы сопротивления движению на воде амфибийных колесных и гусеничных машин с использованием программного комплекса ANSYS CFX/Журнал автомобильных инженеров. 2018. №1. С. 31-33.Hrenov I. O. Metod rascheta sily soprotivleniya dvizheniyu na vode amfibijnyh kolesnyh i gusenichnyh mashin s ispol'zovaniem programmnogo kompleksa ANSYS CFX // ZHurnal avtomobil'nyh inzhenerov. 2018. №1. S. 3133. [Khrenov I.O. A method for calculating the resistance to water movement of amphibious wheeled and tracked vehicles using the ANSYS CFX software package // Journal of Automotive Engineers. 2018. No. 1. pp. 31-33. (In Russ.)]Piyush A. Stability and drag analysis of wheeled amphibious vehicle using CFD and model testing techniques // Applied Mechanics and Materials Vols. 592-594. 2014. pp. 1210-1219.Piyush A. Stability and drag analysis of wheeled amphibious vehicle using CFD and model testing techniques // Applied Mechanics and Materials Vols. 592-594. 2014. pp. 1210-1219.Nakisa M. Hydrodynamic resistance analysis of new hull design for multipurpose amphibious vehicle applying with finite volume method / М. Nakisa, А. Maimin, А. Yasser, F. Behrouzi, A. Tarmizi // Journal Teknologi (Sciences & Engineering0 74:5. 2015. pp. 73-76.Nakisa M. Hydrodynamic resistance analysis of new hull design for multipurpose amphibious vehicle applying with finite volume method / М. Nakisa, А. Maimin, А. Yasser, F. Behrouzi, A. Tarmizi // Journal Teknologi (Sciences & Engineering0 74:5. 2015. pp. 73-76.Guo Z., Pan Y., Zhang H., Wang Y. Numerical simulation of an amphibious vehicle sailing resistance / Z. Guo, Y. Pan, H. Zhang, Y. Wang // Internal Journal of Computer Science Issues. 2013. Vol. 10, Issue 1, No 1.]rp. 33-36.Guo Z., Pan Y., Zhang H., Wang Y. Numerical simulation of an amphibious vehicle sailing resistance / Z. Guo, Y. Pan, H. Zhang, Y. Wang // Internal Journal of Computer Science Issues. 2013. Vol. 10, Issue 1, No. 1.]) p. 3336.Хейфец Л. Л. Гребные винты для катеров - 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Судостроение, 1980. 200с.Hejfec L. L. Grebnye vinty dlya katerov - 2-e izd., pererab. i dop. L.: Sudostroenie, 1980. 200s. [Kheifets L. L. Propellers for boats - 2nd ed., Revised. and add. L.: Shipbuilding, 1980. 200 p. (In Russ.)]Басин А. М. Руководство по расчету и проектированию гребных судов внутреннего плавания. Л.: Из-во «Транспорт», 1977. 269 с.Basin A. M. Rukovodstvo po raschetu i proektirovaniyu grebnyh sudov vnutrennego plavaniya. L.: Iz-vo «Transport», 1977. 269 s. [Basin A.M. Guidelines for the calculation and design of rowing inland navigation vessels. L.: Publishing house of the Transport, 1977. 269 p. (In Russ.)]Степанов А. П. Проектирование амфибийных машин. М.: Мегалион, 2007. 420 с.Stepanov A. P. Proektirovanie amfibijnyh mashin - M.: Megalion, 2007. 420 s. [Stepanov A.P. Design of amphibious machines - M .: Megalion, 2007. 420 p. (In Russ.)]Король Ю. М. Моделирование работы гребного винта в насадке в косом набегающем потоке / Ю. М. Король, А. С. Бражко // Збipник наукових праць нук. 2013. №1. С. 30-36.Korol' YU. M. Modelirovanie raboty grebnogo vinta v nasadke v kosom nabegayushchem potoke / YU. M. Korol', A. S. Brazhko // Zbirnik naukovih prac' nuk. 2013. №1. S. 30-36. [Korol Yu. M. Modeling the operation of the propeller in the nozzle in an oblique oncoming flow / Yu. M. Korol, A. S. Brazhko // Zbirnik naukovyh prts nuk. 2013. No 1. pp. 30-36. (In Russ.)]Мартиросов Г. Г. Проектирование водоходных движителей с гребными винтами для амфибийных машин. М.: МАДИ, 2006. 87 с.Martirosov G. G. Proektirovanie vodohodnyh dvizhitelej s grebnymi vintami dlya amfibijnyh mashin. - M.: MADI, 2006. 87 s. [Martirosov G. G. Design of navigable propellers with propellers for amphibious machines. M .: MADI, 2006. 87 p. (In Russ.)]Абдулин А. Я. Особенности численного моделирования рабочего процесса водометных движетелей / А. Я. Абдулин, А. В. Месропян // Вестник УГАТУ. 2013. №3 (56). С. 130-137.Abdulin A. YA. Osobennosti chislennogo modelirovaniya rabochego processa vodometnyh dvizhetelej / A. YA. Abdulin, A. V. Mesropyan // Vestnik UGATU. 2013. №3 (56). S. 130-137. [Abdulin A. Ya. Features of the numerical modeling of the working process of water-jet propulsors / A. Ya. Abdulin, A.V. Mesropyan // Bulletin of USATU. 2013. No3. (56). pp. 130-137. (In Russ.)]Ghassemi H. Calculations of the Hydrodynamic Characteristics of a Ducted Propeller Operating in Oblique Flow / H. Ghassemi, S. Majdfar, H. Foroudzan // Ship Science & Technology. 2017. Vol. 10, No. 20. Pp. 31-40.Ghassemi H. Calculations of the Hydrodynamic Characteristics of a Ducted Propeller Operating in Oblique Flow /H. Ghassemi, S. Majdfar, H. Foroudzan // Ship Science & Technology. 2017. Vol. 10, No. 20. рp. 31-40.Ghassemi H. Hydrodynamic prediction of the ducted propeller by CFD solver / H. Ghassemi, S. Majdfar, H. Foroudzan, A. Ashrafi // Journal of Marine Science and Technology. 2017. Vol. 25, No. 3. pp. 268-275.Ghassemi H. Hydrodynamic prediction of the ducted propeller by CFD solver / H. Ghassemi, S. Majdfar, H. Foroudzan, A. Ashrafi // Journal of Marine Science and Technology. 2017. Vol. 25, No. 3. рp. 268-275.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.