Определение скорости приводнения
Основные сведения из теории удара при приводнении
Явление приводнения будем рассматривать при условии, что вода несжимаема, а приводняющийся объект – абсолютно твердое тело.
Проникание авиационного объекта (АО) через спокойную или взволнованную поверхность воды сопровождается рядом физических явлений и характеризуется множеством параметров. Наиболее существенными характеристиками процесса проникания являются:
- участие в них трёх компонентов: твердого тела, жидкости и воздуха,
- нестационарное движение твердого тела и среды;
- быстротечность процесса и изменчивость его характеристик;
- механические нагрузки на элементы конструкции.
При исследовании такого движения теоретическая гидромеханика пользуется моделями невязкой (идеальной) и вязкой (реальной) жидкости. Соответственно этому сила взаимодействия твердого тела и жидкости рассматривается как бы состоящей из двух частей: силы сопротивления идеальной жидкости (инерционное сопротивление) и силы сопротивления реальной жидкости (вязкое сопротивление). Рассмотрим систему, состоящую из твердого тела (Т), жидкости (Ж) и воздуха (В). В состав системы входят частицы, находящиеся внутри замкнутого объема, ограниченного контрольной поверхностью (КП), расположенной на таком удалении от точки приводнения, что обмен частиц через эту поверхность отсутствует (рис. 7).
Система неизменного (постоянного) состава предполагает отсутствие взаимодействия с внешней средой через контрольную поверхность. Для такой системы вектор количества движения определится как сумма:
Q = Qт + Qж + Qв.
Обычно количество движения воздуха в сравнении с другими составляющими мало и поэтому его, как правило, не учитывают. В этом случае последнее выражение принимает вид:
Q = Qт + Qж.
Будем предполагать, что процесс соударения тела с поверхностью воды кратковременен, причем такой, что тело не успевает за этот промежуток времени заметно изменить свое угловое положение. Поэтому уравнение изменения момента количества движения рассматривать не будем.
Рисунок 7 - Система неизменного состава
Известно, что скорость изменения вектора количества движения тела равна вектору приложенных к нему сил, поэтому запишем:
(1. 1)
где R – вектор внешних сил. Обычно при рассмотрении ударных воздействий пренебрегают силой тяжести, поэтому вектор R представляет собой гидродинамическое воздействие вязкой жидкости на тело.
Вектор количества движения представим в виде:
Q = (m + l)V,
где m – диагональная матрица, элементами которой является масса тела;
l - матрица присоединенных масс жидкости;
V – вектор скорости движения тела.
Подставляя это выражение в (1.1), получим:
(1. 2)
Выражение, стоящее в правой части (1.2), представляет реакцию жидкости на погружающееся в нее тело (силу удара), причем первые два слагаемых характеризуют инерционное воздействие (реакция идеальной жидкости), а вектор R является реакцией реальной (вязкой) жидкости.
Таким образом, для нахождения силы удара нам необходимо знать изменение во времени скорости движения, присоединенные массы и скорость их изменения, а также гидродинамическое воздействие вязкой жидкости.
В общем случае тело может приводняться под различными углами к поверхности воды. Причем поверхность воды не обязательно горизонтальна, приводнение возможно на взволнованную поверхность. Рассмотрим частный случай приводнения, изображенный на рисунке 8.
Будем предполагать, что за время продолжительности процесса приводнения поверхность воды не изменит своей конфигурации. Выберем начало координат в точке касания телом поверхности жидкости. Ось t направим по касательной к волновому склону, а ось n – нормально к нему (рис. 8). Кроме того, будем использовать систему координат связанную с телом, ось х которой направлена по продольной оси тела.
На (рис. 8) обозначены:
J - угол приводнения (угол между продольной осью тела и волновым склоном);
q - угол встречи (угол между вектором скорости и волновым склоном);
Актуальное на сайте:
Проверка местной прочности конструкции корпуса
Общие положения
При определении элементов сечения продольных балок набора и балок перекрытий ширина присоединенного пояска обшивки принимается как меньшая из величин: полусумма расстояний до ближайших балок того же направления и одна шес ...
Расчет площадей зон хранения грузового
комплекса
При определении размеров склада весь хранимый груз распределяют на «условные грузовые единицы» или у.г.е.
В контейнерных складах груз хранится на авиационных поддонах и в контейнерах; в стеллажном складе груз хранится разрозненно. ...
Организация работ на заготовительной площадке
Заготовку столбов будем производить в местных лесных массивах. Считаю необходимым организовать заготовительную площадку.
1-штабель круглого леса; 2-площадка для очистки от коры и луба; 3-площадка для изготовления одинарных опор; 4-площад ...
Автомобильные дизельные топлива