40. Судно как объект управления. Силы и моменты действующие на судно.
Морское судно как транспортное средство совершает движение на границе двух сред – воды и воздуха, испытывая при этом гидродинамические аэродинамические воздействия.
Для обеспечения заданных параметров движения (К, V, ω, ΔV) судном необходимо управлять. В указанном смысле судно является управляемой системой.
В соответствии с теорией управления каждая управляемая система состоит из трех частей:
Объекта управления (т.е. то, чем управляют)
Средства управления (с помощью чего управляют)
Управляющего устройства (что управляет – автомат или человек)
В состав морского судна входит много различных систем, которыми необходимо управлять (главный двигатель, якорное устройство, рулевое устройство и др.), каждая из которых в общем случаи содержит три, указанных выше, составные части.
Все силы, действующие на судно, по принятой в настоящее время классификации разделяются на три группы: движущие, внешние и реактивные.
К движущим относят силы, создаваемые средствами управления с целью придания судну требуемого линейного и углового движения. К таким силам относятся упор гребного винта, боковая сила руля, силы, создаваемые САУ, и т. п.
К внешним относятся силы давления ветра, волнения моря, течения. Эти силы, обусловленные внешними источниками энергии, в большинстве случаев создают помехи при маневрировании.
К реактивным относятся силы и моменты, возникающие в результате движения судна под действием движущих и внешних сил. Реактивные силы зависят от линейных и угловых скоростей.
По своей природе реактивные силы и моменты разделяются на инерционные и неинерционные.
Инерционные силы и моменты обусловлены инертностью судна и присоединенных масс жидкости. Эти силы возникают только при наличии ускорений — линейного, углового, центростремительного.
Инерционная сила всегда направлена в сторону, противоположную ускорению. При равномерном прямолинейном движении судна инерционные силы не возникают.
Неинерционные силы и их моменты обусловлены вязкостью забортной воды, следовательно, являются гидродинамическими силами и моментами. При рассмотрении задач управляемости обычно, как уже отмечалось, используется связанная с судном подвижная система координат с началом в ц. т.(тG) Положительное направление осей: X — в нос; Y— в сторону правого борта; Z — вниз. Положительный отсчет углов принимается по часовой стрелке, однако с оговорками в отношении угла перекладки, угла дрейфа и курсового угла ветра.
41.Плавание судов в условиях ветра. Ветер с различных курсовых углов.
Сила ветра оценивается в баллах по двенадцати балльной шкале.
Скорость ветра в судовых условиях измеряется над верхним мостиком с помощью анемометра. При этом измеряется так называемая кажущаяся скорость ветра W, вектор которой представляет собой разность двух векторов — вектора истинного ветра WИ и вектора скорости судна , т. е.
( 7.1)
Вектор кажущегося ветра, помимо скорости, характеризуется курсовым углом qW, т. е. углом между носовой частью ДП и кажущимся направлением ветра. За направление ветра принимается то, откуда дует ветер (ветер дует «в компас»).
Курсовые углы ветра измеряются от 0 до 180° вправо и влево от ДП (курсовые углы правого или левого борта).
а
)
б)
с)
qW
qW
qW
Рис. 7.1 Курсовой угол кажущегося ветра на движущемся судне
Геометрический смысл формулы (7.1) характеризуется векторным треугольником, показанным на рис. 7.1 (а, б, в). Из рисунка видно, что под влиянием движения судна вперед со скоростью V курсовой угол кажущегося ветра будет всегда меньше, чем истинного.