Сопротивление движению судна.

СПИСОК ВОПРОСОВ

к экзамену по курсу "Управление судном"(5 курс 2013 г.)

1.Силы, действующие на судно при прямолинейном движении.

2.Расчет сил сопротивления и тяги винта.

3.Силы, действующие на судно при поворотах. Периоды и элементы циркуляции.

4.Управляемость одновинтового судна на заднем ходу.

5. Влияние гребного винта на управляемость одновинтового судна.

6. Влияние гребных винтов на управляемость многовинтовых судов.

7.Влияние основных конструктивных факторов, скорости движения и посадки судна на его управляемость.

8.Маневренные характеристики судна. Их определение по результатам натурных испытаний

9.Судовая информация о маневренных характеристиках судна. Ее использование при управлении судном. Резолюция ИМО N 601.

10. Расчетные методы определения характеристик пассивного торможения.

11. Расчетные методы определения характеристик активного торможения.

12. Особенности управления судами, оснащенными крыльчатыми движителями.

13. Особенности управления судами, оснащенными активными рулями и подруливающими устройствами.

14.Особенности управления судами, оснащенными поворотными винтовыми колонками и раздельными поворотными насадками.

15.Способы улучшения маневренных характеристик судна при использовании якорного устройства.

16. Способы улучшения маневренных характеристик судна при использовании работы винто-рулевого устройства в переменном режиме.

17. Способы уменьшения тормозного пути на глубокой воде.

18. Особенности управления судном при плавании на мелководье.

19. Влияние мелководья на маневренные характеристики судна.

20.Просадка судна при плавании на мелководье.

21.Расчет необходимого запаса воды под килем.

22.Гидродинамическое взаимодействие расходящихся в узкости судов.

23.Гидродинамическое взаимодействие между корпусом судна и стенками
канала.

24.Факторы, действующие на судно во время шторма.

25.Влияние на качку курса и скорости судна.

26.Универсальная штормовая диаграмма. Ее использование при плавании в штормовых условиях.

27. Управление судном при плавании в штормовых условиях                                  __

28. Выгрузка на припай и необорудованный берег.

29. Пассажирские операции на рейде

30. Действия в аварийных ситуациях.

31.Силы, действующие на судно стоящее, на якоре. Держащая сила якорного устройства.

32. Расчет якорной стоянки.

33. Постановка судна на якорь в различных условиях.

34. Постановка судна на два якоря в различных условиях.

35. Обеспечение безопасности якорной стоянки. Контроль за дрейфом.

36. Способы уменьшения рыскания.

37. Съемка с якоря.

38. Швартовка судна при отсутствии ветра и течения.

39. Швартовка судна при ветре.

40. Швартовка судна при наличии течения.

41. Швартовка судов типа Ро-Ро.

42. Швартовка судна кормой к причалу.

43.Швартовка судна с использованием одного буксира в различных условиях

44. Швартовка судна с использованием двух буксиров в различных условиях.

45. Особенности швартовки крупнотоннажных судов.

46. Выполнение швартовных операций в открытом море.

47. Самостоятельная отшвартовка судна.

48. Отшвартовка судна с использованием буксиров.

49. Общие вопросы организации ледового плавания.

50. Навигационная характеристика морских льдов. Ледовые карты.

51. Самостоятельное плавание судна во льдах.

52. Плавание судов под проводкой ледокола.

53.Буксировка судов в море. Виды буксирных линий и способы их крепления.

54. Определение максимальной и допустимой скорости буксировки.

55. Определение условий безопасности буксировки на волнении. Расчет Однородной буксирной линии.

56.Управление судном при буксировке. Начало движения. Выполнение поворотов. Подача и отдача буксирной линии в различных условиях.

57. Организация проведения грузовых операций на открытых рейдах.

58. Действия экипажа при посадке на мель. Силы, действующие на судно, сидящее на мели.

59.Снятие судна с мели собственными силами: работой машины на задний ход, изменением крена и дифферента, частичной разгрузкой судна.

60.Снятие судна с мели с посторонней помощью: буксировкой, размывом грунта.

61. Основные сведения о Pivot Point.

62. Особенности управления судами с AZIPOD.

63. Особенности управления судами с рулями Шиллинга, Беккера и др.

Силы, действующие на судно при прямолинейном движении.

Общие понятия и определения

Управляемость - способность судна двигаться по заданной траектории, т.е. удерживать заданное направление движения или изменять его под действием управляющих устройств. Главными управляющими устройствами на судне являются средства управления рулем, средства управления движителем, средства активного управления.

Управляемость объединяет два свойства:  устойчивость на курсе и поворотливость.

Устойчивость на курсе- это способность судна сохранять направление прямолинейного движения. Устойчивость на курсе может быть автоматической, когда судно способно удерживаться на курсе без работы средства управления (рулей), и эксплуатационной, когда удержание судна на заданном курсе осуществляется при помощи средств управления.

Поворотливость- способность судна изменять направление движения и описывать траекторию заданной кривизны.

Поворотливость и устойчивость на курсе соответствуют главному назначению любого средства управления: поворачивать судно и обеспечивать его движение в постоянном направлении. Помимо этого любое средство управления должно обеспечивать противодействие влиянию внешних силовых факторов. В соответствии с этим Р.Я. Першицем введено определение такого важного составляющего управляемости, как послушливость.

Ходкость судна - способность судна развивать заданную скорость: - при определенной затрате мощности главного судового двигателя; или - при определенной площади поставленных парусов (для парусного судна).

   Скоростьсудна — одна из важнейших характеристик маневренных элемен­тов судна. Скоростью судна считается та скорость, с которой оно перемещается от­носительно воды.

Послушливость- способность судна преодолевать сопротивление маневрированию при заданных внешних воздействиях. При отсутствии внешнего воздействия его роль может играть собственная неустойчивость на курсе.

Кроме послушливости введено понятие чувствительности,под которой подразумевается способность судна как можно быстрее реагировать на действие средства управления, в частности, на перекладку руля.

Тяга винта.

Чтобы судно двигалось с определенной скоростью, к нему необходимо приложить движущую силу, преодолевающую сопротивление движению. Полезная мощность, необходимая для преодоления сопротивления, определяется формулой: Nп = R V, где R - сила сопротивления; V - скорость движения.

Движущая сила создается работающим винтом, который, как и всякий механизм, часть энергии тратит непроизводительно. Затрачиваемая мощность на вращение винта составляет: Nз= M n, где М - момент сопротивления вращению винта; n- частота вращения винта.

Отношение полезной мощности к затрачиваемой называется пропульсивным коэффициентом комплекса корпус-движитель:

                      h = RV/ M n

 Пропульсивный коэффициент характеризует потребность судна в энергии, необходимой для поддержания заданной скорости движения. Мощность же силовой установки (эффективная мощность Ne) судна должна быть больше затрачиваемой мощности на вращение винта, поскольку имеются потери в валопроводе и редукторе:

                Ne = RV/ h hв hр,

где hв, hр - коэффициенты полезного действия валопровода и редуктора. Поскольку при равномерном прямолинейном движении сила тяги винта равна силе сопротивления, приведенную формулу можно использовать для ориентировочной оценки тяги винта в режиме полного хода (Vo):

                  Ре = Ne h hв hр / Vo,

 где пропульсивный коэффициент определяется по формуле Лаппа:

 где L - длина судна между перпендикулярами:

   n- частота вращения винта, с^-1.

Максимальная тяга винта развивается в швартовном режиме - примерно на 10% больше тяги винта в режиме полного хода.

Сила тяги винта при работе на задний ход примерно составляет 70-80% от тяги винта в режиме полного хода.

Сопротивление движению судна.

Вода обладает свойствами вязкости и весомости, которые вызывают два вида сопротивления при движении судна: вязкостное и волновое. Вязкостное сопротивление имеет две составляющих: трения и формы. Сопротивление трения зависит от площади и шероховатости смоченной поверхности корпуса. Сопротивление формы зависит от обводов корпуса. Волновое сопротивление связано с образованием судовых волн при взаимодействия корпуса движущегося судна с окружающей его водой. Для решения практических задач сопротивление воды движению судна принимают пропорциональным квадрату скорости:

R = АV² ,

где А - коэффициент пропорциональности, зависящий от осадки судна и степени обрастания корпуса.

Силу сопротивления на полном ходу можно рассчитать по следующей формуле:

Ro = Ne h hв hр / Vo.

Промежуточные значения сопротивления (R) для любой скорости хода определяются:

 Инерция судна и присоединенных масс воды.

Равенство сил сопротивления среды движению судна и тяги винта определяет равномерное поступательное движение судна. При изменении частоты вращения винта это равенство сил нарушается. С увеличением тяги скорость судна возрастает, с уменьшением - падает. Изменение скорости происходит продолжительное время, до тех пор, пока не будет преодолена инерция судна и силы тяги винта и сопротивления не уравняются вновь. Мерой инерции является масса. Однако инерция судна, движущегося в водной среде, зависит не только от массы самого судна. Корпус судна вовлекает в движение прилегающие к нему частицы воды, на что тратится дополнительная энергия. В результате, чтобы придать судну некоторую скорость потребуется более длительная работа силовой установки. При торможении необходимо погасить не только кинетическую энергию, накопленную судном, но и энергию вовлеченных в движение частиц воды. Такое взаимодействие частиц воды с корпусом аналогично увеличению массы судна. Эта добавочная масса (присоединенная масса воды) у транспортных судов составляет от 5 до 10 % от их водоизмещения при продольном движении судна и примерно 80% от водоизмещения при поперечном перемещении.