4.5. Расчетно-экспериментальный метод определения характеристик торможения

Таблица инерционно – тормозных характеристик судна представляет собой линейные графики «время-скорость-расстояние» и позволяет определять любые два параметра по известному третьему. Линейны6е графики рассчитываются для следующих изменений режима движения судна:

-полный передний -стоп (ПХП - стоп);

-полный передний маневренный -стоп (ПХП_М - стоп);

-средний передний -стоп (СХП - стоп);

-малый передний –стоп (МХП -стоп);

-полный передний-полный задний (ПХП-ПХЗ);

-полный передний маневренный -полный задний (ПХП_к -ПХЗ);

-средний передний-полный задний (СХП-ПХЗ);

-малый передний-полный задний (МХП-ПХЗ);

-самый малый передний-полный задний (СМХП-ПХЗ).

Инерционный путь с переднего хода на стоп ограничивается значением, когда скорость судна уже не обеспечивает его управляемость или становится равной 20% от начальной.

Процесс торможения судна, идущего передним ходом, условно можно разделить на три периода:

Первый период (время t¹) длится с момента подачи команды по машинному телеграфу до момента прекращения подачи топлива на двигатель. В этот период судно следует с постоянной скоростью установившегося движения V. Путь судна, пройденный в этот период, определяется выражением S₀=V₀t. Для практических расчетов принимается t^я=5^С.

Второй период (время t²) для турбоходов при торможении с ПХП составляет примерно 1 минуту, а с других ходов уменьшается пропорционально уменьшению начальной скорости по сравнению со скоростью ПХП.

Для теплоходов при торможении с ПХП (возможно, ПХП и СХП) время зависит от V_рев., т.е. от максимального значения скорости при котором возможно уверенное реверсирование. При торможении с малых начальных скоростей t² принимается равным 15^С.

Движение судна в период пассивного торможения описывается дифференциальным уравнением:

(4.33)

где m – масса судна с учетом присоединенной массы воды, кг;

К – коэффициент общего сопротивления, кг/v.

Решение этого уравнения позволяет получить значение пути пассивного торможения (в м):

(4.34)

и значение времени (с) и скорости (м/c) на любом участке торможения:

(4.35)

(4.36)

Третий период (время t³) – это активный участок торможения судна при частоте вращения винта на задний ход в заданном режиме. Этот период длится с момента пуска двигателя на задний ход до момента остановки судна. Начальная скорость этого периода равна конечной скорости второго периода.

Процесс активного торможения описывается дифференциальным уравнением (4.16).

где  – коэффициент активного торможения (безразмерная величина).

Величина  является отношением максимальной силы упора (в момент остановки судна) к силе сопротивления воды при начальной скорости активного торможения V_н:

(4.37)

Решение уравнения (4.16) позволяет получить время активного торможения t³ и тормозной путь S³. Вид решения уравнения (4.16) зависит от значения коэффициента  и представлен формулами (4.174.22)

Случай, когда =0, значит P_max=0 соответствует пассивному торможению судна.

Для практического применения формул (4.344.36) и (4.174.22) необходимо определить коэффициент сопротивления К, и силу упора винта P_max,чтобы получить коэффициент . Способы получения этих величин будут рассмотрены ниже.

С целью сокращения трудоемких расчетов по формулам можно применить универсальную диаграмму (УД).

Под скоростью V_н подразумевается начальная скорость пассивного и активного торможения в зависимости от периода, для которого определяются элементы торможения. В соответствии с физическим смыслом движения при пассивном торможении коэффициент  имеет нулевое значение. При расчете торможения до полной остановки относительная скорость V/V_н=0.

Окончательно полное выражение времени и пути торможения судна получим суммированием отдельных их значений по трем параметрам.

Т=t¹+t²+t³

S=S¹+S²+S³ (4.38)

Кривые маневра активного торможения рекомендуется строить по точкам: t¹; t¹+t²; t¹+t²+t³_0,5; t¹+t²+t³_0.0 и по соответствующим значениям V и S.

Время t³_0,5 и путь S³_0,5 соответствует уменьшению текущей скорости на половину, т.е. V/V_н=0,5. Аналогично значения t_0.0 и S_0,0 соответствуют остановке судна (V=0).

При необходимости более точного построения участка «реверс-остановка судна» можно произвести расчет для моментов времени, когда скорость судна будет приобретать значения V/V³_н=0,90,1.

Результаты расчетов удобно представить в табличном виде, как показано в табл. 4.2.

По результатам таблицы, строятся кривые торможения, как показано на рис. 4.4, и линейные графики инерционно-тормозных характеристик.

Таблица 4.2.