Севастопольские ученые разработают новый метод защиты морских судов от разрушительных вибраций
Исследователи СевГУ при поддержке Российского научного фонда займутся проблемой флаттера — опасных колебаний, способных разрушать корпуса кораблей, морских дронов и портовых сооружений.
Безопасность морских судов и портовых сооружений может получить новый уровень защиты благодаря фундаментальным исследованиям севастопольских ученых. Специалисты Севастопольского государственного университета (СевГУ) при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) займутся проблемой, которая долгие годы остается головной болью конструкторов, — флаттером. Это явление, при котором вибрации возникают сами по себе, быстро нарастают и способны привести к деформации или даже разрушению конструкций.
Флаттер впервые обнаружили в авиации еще в начале прошлого века. Крылья самолетов, попадая в определенные режимы полета, начинали раскачиваться с возрастающей амплитудой, что нередко заканчивалось катастрофой. Сегодня авиастроители научились с этим бороться, но проблема остается актуальной для морской техники. Корпуса кораблей, катеров, морских дронов, оболочки подводных аппаратов, портовые краны и даже мачты судов — все эти тонкостенные элементы подвержены риску.
В основе проекта — метод, который предложил Станислав Папков, сотрудник кафедры высшей математики СевГУ. В 2019 году он защитил докторскую диссертацию в Институте машиностроения РАН в Санкт-Петербурге, где описал новый подход к анализу колебаний и устойчивости механических конструкций. Теперь этот подход предстоит адаптировать для морских условий.
«Нет красивых, на кончике пера математических решений. Надо строить модели, программировать, проводить вычислительные эксперименты и желательно проверять на практике, — объясняет Папков. — Мы должны будем дать рекомендации, какие сочетания параметров могут приводить к возникновению даже не флаттера, а просто сильных вибраций. Мачта судна может войти в резонанс, и из-за колебаний её оторвёт. Оболочки, винты могут повредиться на больших скоростях. Это всё очень актуально».
Исследователи будут использовать так называемый метод динамической жесткости — альтернативу коммерческим программам, которые сегодня используют в судостроительных бюро. Сначала они построят математические модели с учетом взаимодействия конструкции с водой и воздухом, а затем напишут собственные программы для расчетов. В итоге планируют подготовить четкие рекомендации: при каких сочетаниях параметров и на каких скоростях возникает опасность флаттера.