Определение элементов поворотливости судна

На мелководье

3.2.1. Расчет гидродинамических характеристик корпуса судна на мелководье.Влияние ограниченной глубины на управляемость судна связана, прежде всего,с изменением коэффициентов корпусных усилий, которые определяются по формуле [6]:

(41)

где – коэффициенты гидродинамических сил, действующих на корпус судна на глубокой воде, которые определяются по формулам (1,2);

 –коэффициенты, учитывающие влияние мелководья, которые рассчитываются по формулам[6]:

(42)

(42)

Дальнейшие расчеты параметров циркуляции производятся в той же последовательности, указанной в п. 3.1, как для судна на глубокой воде с углом перекладки рулевых органов 15º и 35°, и при выполнении требований «Наставлений по штурманской службе на судах речного флота» [1].

Определение инерционных характеристик судна

На глубокой воде

3.3.1.Общие положения. С понятием инерционных характеристик судна связано выполнение следующих маневров: разгона, выбега и торможения.

Разгон – процесс достижения судном установившейся скорости движения при соответствующем режиме работы движителей.

Выбег (движение по инерции) – процесс гашения поступательной скорости движения при выключенных движителях.

Торможение–процесс остановки судна посредством реверса движителей и в режим «Полный задний ход».

Задачей настоящего раздела курсовой работы является количественная оценка указанных маневров и представление результатов в форме, предусмотренной «Наставлениями по штурманской службе на судах речного флота» [1]. При этом принимаются следующие режимы движения судна: полный ход , средний ход , малый ход . Здесь – номинальное значение частоты вращения.

3.3.2. Вычисление вспомогательных величин. Зависимость между скоростью движения судна и частотой вращения винта рекомендуется определять по приближенной формуле, предложенной В.Г.Павленко [6]:

м/с,

(43)

расчеты по которой выполняются в соответствии с методами, предложенными Н.Ф. Соларевым [2, 3], С.И. Деминым [5] и В.Г. Павленко[6], в следующем порядке.

Присоединенная масса застопоренных винтов

(44)

Коэффициент попутного потока Ψ определяется по формуле (13).

Сопротивление застопоренных винтов, кН, при скорости

(45)

Значения коэффициентов  и  выбираются из табл. 3.

Таблица 3

Величины коэффициентов  и

Вид движителя
Открытый винт: застопоренный свободно вращающийся	0,43 0,06	0,048 0,007
Комплекс винт-насадка: застопоренный свободно вращающийся	0,88 0,18	0,065 0,014

Масса судна, т, составляет .

Коэффициент присоединенных масс по формуле [6] равен

.

(46)

Упор винтов, кН, на швартовых:

.

(47)

где – соответственно коэффициент упора и коэффициент момента, определяемые по графику (рис. 3) в зависимости от шагового отношения ;

– мощность, подводимая к винтам, ( – общая мощность СЭУ), кВт;

– номинальная частота вращения движителей, об./мин.

Коэффициент снимается отдельно для переднего и заднего хода и соответственно этому определяется  и .

Вспомогательные коэффициенты:

(48)

Рис.3. Зависимость коэффициентов упора и момента винта на швартовых от шагового отношения : 1 – винт в насадке; 2 – винт без насадки

3.3.3. Расчет разгона судна. Скорость судна в процессе разгона, м/с, определяется по формуле

,

(49)

или в развернутом виде:

.

(50)

Путь разгона, м, в зависимости от времени:

,

(51)

или в развернутом виде:

.

(52)

Полные величины времени, с, и пути разгона, м:

;

(53)

.

(54)

По формулам (53) и (54) для заданного судна определяются величины и , после чего в диапазоне с интервалом в 60 с по формулам (49) и (51) определяются текущие значения и .Результаты расчетов оформляются в виде графиков зависимостей .

3.3.4.Расчет торможения судна. Процесс экстренного торможения судна состоит из двух периодов:

первый – от подачи команды до начала работы движителей на задний ход;

второй –от начала работы движителей на задний ход до полной остановки судна.

В соответствии с требованиями Российского Речного Регистра (РРР) продолжительность первого периода принимается равной с.

Скорость в конце первого периода активного торможения, м/с

,

(55)

путь, проходимый судном за время первого периода, м

.

(56)

Изменение скорости судна, м/с, во втором периоде активного торможения

,

(57)

изменение проходимого судном пути, м, во втором периоде активного торможения

,

(58)

где

.

(59)

Продолжительность, с, второго периода торможения

,

(60)

путь, проходимый судном, м, во втором периоде,

,

(61)

Суммарное время активного торможения

.

(62)

Общая длина проходимого судном пути:

.

(63)

По приведенным формулам определяются величины  и ,затем по выражениям (57) и (61) с интервалом 30 с рассчитываются текущие значения параметров и .

По материалам расчетов строятся графические зависимости для всего маневра активного торможения. При этом началам зависимостей для второго периода будет соответствовать точка графика и при с.

3.3.5. Расчет свободного торможения (выбега) судна. Первые периоды активного и свободного торможения (периоды остановки винтов) одинаковы, параметры: , , .

Изменение скорости судна, м/с, и проходимого судном пути, м, во втором периоде выбега оценивается по формулам

(64)

Конечные значения времени, с, и проходимого судном пути, м, во втором периоде свободного торможения выражаются уравнениями

(65)

Общее время, с, и путь, м, свободного торможения имеют вид

(66)

По аналогии с разгоном и активным торможением необходимо по формуле (65) с интервалом времени 200 с рассчитать текущие значения скорости и пути во втором периоде выбега и по результатам расчетов построить графические зависимости .

Описанные выше расчеты характеристик активного и свободного торможения выполняются для трех начальных режимов движения (полный ход, средний ход и малый ход) с сохранением полного заднего хода во втором периоде активного торможения ( ). При этом длительность первого периода торможения в каждом из начальных режимов, с, рекомендуется определять по приближенному выражению:

(67)

а в формуле (64) вместо следует подставлять начальную скорость  равную

В конце раздела строится обобщенный график инерционных характеристик судна (Рис.4.) и делаются выводы о величине инерционных характеристик и влиянии на них режимов движения судна, а также дается сравнение длины пути активного торможения с нормативом, определяемым по следующим формулам:

1. Для судов, поднадзорных Российскому Речному Регистру,

.

(68)

2. Для судов, поднадзорных Российскому Морскому Регистру Судоходства,

.

(69)

Рис.4. Обобщенный график инерционных характеристик судна