Задание для группы СВ 410 по предмету Управление судном На 8.10.21

Задание для группы СВ 410 по предмету Управление судном на 8.10.21

• Задание: Составить конспект по теме движение судна на циркуляции, Составить схему циркуляции согласно рис.5.3. электронного учебника

Источник: http://window.edu.ru/resource/654/61654/files/usv_antonoff.pdf

Ответы присылать на мой email: [email protected]

5.3. Движение судна на циркуляции.

Движение судна с отклоненным рулем по криволинейной траектории называется циркуляцией судна. Так же называют циркуляцией траекторию, 31 описываемую центром тяжести судна, при движении с отклоненным на постоянный угол рулём. Циркуляцию принято разбивать на три периода: маневренный период, в течение которого осуществляется перекладка руля на определенный угол; с момента начала перекладки руля судно начинает дрейфовать в сторону, противоположную перекладке руля, и одновременно, под влиянием пары сил, начинает разворачиваться в сторону перекладки руля.

В этот период траектория движения ЦТ судна из прямолинейной превращается в криволинейную с центром кривизны со стороны борта противоположного стороне перекладки руля; эволюционный — период, начинающийся с момента окончания перекладки руля и продолжающийся до момента, когда наступает равновесие всех действующих на судно сил, а угол дрейфа перестает расти и скорость движения судна по траектории становится постоянной.

В этот период возрастают силы гидродинамического давленая на корпус судна, возрастает центральный угол дрейфа, кривизна траектории меняет знак, центр кривизны траектории перемещается внутрь циркуляции. Скорость движения судна вдоль траектории, начавшая падать в маневренный период, продолжает уменьшаться. Радиус траектории в эволюционный период является величиной переменной; установившийся период циркуляции — последний период, он начинается по окончании эволюционного периода и характеризуется равновесием действующих на судно сил: упора винтов, гидродинамических сил на руле и корпусе, центробежной силы. Траектория движения ЦТ судна превращается в правильную окружность. V β Рис.5.3. 32 Очевидно, что первые два периода циркуляции, маневренный и эволюционный, определяют неустановившееся движение судна. При движении судна на циркуляции выделяют следующие характеристики, используемые для количественной оценки траектории (рис. 5.3): D — диаметр установившейся циркуляции (по ЦТ судна); DT – тактический диаметр циркуляции (расстояние между ДII судна перед входом на циркуляцию и продолжением её после поворота судна на 180°; Элементы циркуляции: • выдвиг (поступь) циркуляции — расстояние между положением ЦТ судна перед выходом на циркуляцию до момента поворота судна на 90°; измеряется по направлению движения судна; • обратное смещение — наибольшее смещение ЦТ судна в результате дрейфа судна в направлении обратном стороне перекладки руля; • прямое смещение судна — расстояние от первоначального положения ЦТ судна до положения его после поворота на 90°, измеренное по нормали к первоначальному направлению движения судна; β – угол дрейфа на циркуляции; V – линейная скорость ЦТ судна. Кроме указанных характеристик, следует указать период циркуляции ТЦ — время поворота судна на 360°. Перечисленные выше характеристики циркуляции можно выразить в долях длины корпуса судна и через диаметр установившейся циркуляции: D = (3÷6)L; DT = (0,9÷1,2)D; L1 = (0,6÷1,2)D; L2 = (0÷0,1)D; L3 = (0,3 ÷0,6)D; TЦ = π D/VЦ Эти величины могут быть измерены после получения кривой циркуляции по результатам расчёта или построенной по данным натурных наблюдений, а также и после проведения модельных испытаний. Важными параметрами циркуляции являются радиус установившейся циркуляции (R). Эти элементы можно получить из решения системы уравнений движения судна, если положить, что β̃ = ω̃= 0. Тогда радиус установившейся циркуляции определится из выражения: R = dS dL β ω − так как dS dβ = 0, то R = L/ω (75) Безразмерная угловая скорость на установившейся циркуляции определяется: ω̃УСТ = L/R Размерная угловая скорость будет равна: ω = ω̃УСТ V/L (76) где V — скорость хода судна на установившейся циркуляции; или ω = dt d R V β + так как = 0 dt dβ то ω = R V (77) Из выражений (76, 77) видно, что для определения угловой скорости необходимо знать скорость хода судна на циркуляции. 33 Скорость хода судна на установившейся циркуляции всегда меньше чем скорость хода на прямом курсе: VУСТ 1); 9,1 2 2 0 + == УСТ УСТ УСТ УСТ R R V V V (78) или по формуле Г.А.Фирсова: ṽ УСТ = th 0,408 RУСТ ̃ (79) Начальная скорость (скорость на прямом курсе) влияет на радиус установившейся циркуляции только для скоростных судов. При числах Фруда меньше 0,3 можно считать, что скорость хода на прямом курсе не влияет на параметры установившейся циркуляции (может изменяться только выдвиг). При более высоких числах Фруда диаметр циркуляции может возрастать При движения судна на циркуляции появляется угол крена. Этот вопрос имеет большое значение с точки зрения обеспечения остойчивости судна. Если на судне, следующим прямым курсом, переложит руль на борт, то траектория движения судна искривляется в направлении, обратном борту перекладки руля. Вследствие этого, под влиянием центробежной силы инерции, действующей в направлении перекладки руля, появляется момент, который вызывает наибольший крен в сторону борта перекладин руля. К этому моменту добавляется момент от боковой силы, действующей на руль. При дальнейшем движении судна на циркуляции, изменяется кривизна траектории, а центробежная сила инерции сначала уменьшается, затем меняет знак и судно начинает крениться в сторону, противоположную направлению перекладки руля. При этом угол крена на внешнюю сторону (от центра циркуляции) будет тем больше, чем больше был угол крена в сторону перекладки руля. Максимальное накренение судна в сторону, противоположную направлению перекладки руля, называется динамическим углом крена судна на циркуляции. По мере выхода судна на установившуюся циркуляцию динамический угол крена уменьшается, совершая при этом одно—два колебания, постепенно приходя к некоторому постоянному значению. Этот угол крена называется углом крена на установившейся циркуляции. Динамический угол крена обычно превышает угол крена на установившейся циркуляции в 1,3 — 2,0 раза. 34 Для определения максимально возможного угла крена судна на установившейся циркуляции наиболее удобным является расчёт по формуле, предложенной Г.А. Фирсовым: ) 2 (4,1 2 0 T Z hL V QMAX = g − , Где QMAX – максимально возможный угол крена на установившейся циркуляции, градус; h - начальная поперечная метацентрическая высота судна, м; Zg — ордината центра тяжести судна, м; Т – средняя осадка судна, м.