3. Понятие о лагах: назначение, классификация. Поправка лага, коэффициент лага.

Скорость хода судна измеряется специальными приборами → лагами. Лаг – прибор для измерения скорости судна и пройденного им расстояния.

Лаги бывают относительные и абсолютные. Относительные лаги, в зависимости от принципа их действия, подразделяются на индукционные, гидродинамические и вертушечные (правда, последние в наше время встретишь, скорее, только в музеях).

Абсолютные лаги подразделяются на гидроакустические допплеровские (в основе их работы лежит эффект Допплера), геомагнитные и инерциальные.

Относительные, в общем случае, показывают скорость и пройденное расстояние относительно воды, а абсолютные – относительно грунта. На судах в настоящее время наиболее распространены допплеровские и индукционные лаги. На судах в настоящее время наиболее распространены допплеровские и индукционные лаги.

I. Вертушечные лаги (выпускаемые на лаглине и днищевые).

Частота вращения вертушки пропорциональна скорости хода судна. Коэффициент пропорциональности определяется на испытаниях. Число оборотов вертушки фиксируется на счетчике, указывающем пройденное судном расстояние.

II. Гидродинамические лаги (ГДЛ).

Приемные устройства этих лагов измеряют давление скоростного напора воды, возникающее при движении судна. На основании измеренной величины давления (разности динамического и статического давлений) в счетно-решающей схеме лага вырабатывается скорость хода судна и пройденное им расстояние. Для измерения разности давлений в этих лагах применяются пружинные (сильфонные) и жидкостные (ртутные) дифференциальные манометры. (ЛГ-25, ЛГ-50, ЛГ-4, ЛГ-6, МЛГ-25, МЛГ-50 и др.).

Гидродинамический лаг. 1 - мембрана; 2 - шток; 3 - стрелка.

III. Индукционные лаги (ИЭЛ).

Принцип работы этих лагов основан на явлении электромагнитной индукции, возникающей при движении морской воды между двумя электродами в переменном магнитном поле. Источником магнитного поля в лаге служит электромагнит, питаемый переменным током. Он заключен в обтекатель, на поверхности которого расположены два измерительных электрода, соприкасающиеся с морской водой. Под воздействием переменного магнитного поля магнита, в воде возникает переменная э.д.с. Амплитуда этой э.д.с. оказывается пропорциональной скорости движения электромагнита, а следовательно, и судна. Измерение сигнала, снимаемого с электродов, осуществляется по компенсационному методу. Если гидродинамические лаги дают устойчивые показания при V > 3 уз., то индукционные → практически с 0 уз.

IV. Гидроакустические лаги (ГАЛ).

Принцип их работы основан на использовании эффекта Доплера. Импульс ультразвуковых колебаний, посылаемых с судна, отражается от грунта и возвращается обратно к судовому приемнику лага. При движении судна частота принятого сигнала будет отличаться от излучаемой в зависимости от скорости хода. Принцип работы ГАЛ заключается в измерении доплеровского сдвига частоты высокочастотного гидроакустического сигнала, посылаемого с судна и отражённого от поверхности дна. Результирующей информацией являются продольная и поперечная составляющей путевой скорости. ГАЛ позволяет измерить их с погрешностью до 0.1% . Разрешающая способность высокоточных ГАЛ составляет 0,01 - 0,02 уз. При установке дополнительной двух лучевой антенны А2 (см. рис.) ГАЛ позволяет контролировать перемещение относительно грунта носа и кормы, что облегчает управление крупнотоннажным судном при плавании по каналам, в узкостях и при выполнении швартовых операции. Большинство существующих ГАЛ обеспечивают измерение абсолютной скорости при глубинах под килём до 200-300 м. При больших глубинах лаг перестаёт работать или переходит в режим измерения относительной скорости, т.е. начинает работать от некоторого слоя воды как относительный лаг. Антенны ГАЛ не выступают за корпус судна. Для обеспечения их замены без докования судна они устанавливаются в клинкетах. Источниками погрешности ГАЛ могут быть: погрешность измерения доплеровской частоты; изменение углов наклона лучей антенны; наличие вертикальной составляющей скорости судна. Суммарная погрешность по этим причинам у современных лагов не превышает 0.5%.

ГАЛы измеряют скорость хода судна не относительно воды, как все указанные выше, а относительно грунта и поэтому считаются абсолютными лагами (а не относительными). Однако устойчивая работа этих лагов возможна при сравнительно небольших глубинах моря, но точность их работы очень высокая.

Гидроакустический лаг.

Лаги всех систем, как и любые другие приборы, не могут давать абсолютно точных показаний, они требуют периодической выверки и регулировки. Та часть погрешности в показаниях лага, которая не может быть скомпенсирована, определяется на «мерной линии» и затем учитывается с помощью поправки лага. При ведении счисления на каждый необходимый момент времени снимают отсчёт лага (ОЛ). Далее, вычитая из последнего ОЛ предыдущий, получают разность отсчётов лага (РОЛ), которое и есть пройденное судном расстояние, но по лагу!

Sл – это фактически пройденное судном расстояние между двумя отсчётами лага, полученное по обсервациям.

Поправка лага – величина, равная относительной погрешности, выраженной в процентах и взятой с обратным знаком, т.е.

S_Л – действительное расстояние, пройденное судном;

РОЛ – расстояние, пройденное судном по счетчику лага (РОЛ=ОЛ₂-ОЛ₁).

V₀ – истинная скорость судна;

V_Л – скорость судна по показаниям лага.

В настоящее время контроль за скоростью судна и пройденным им расстоянием на практике, чаще всего, осуществляют с помощью GPS, показания которого очень точны.

Скорость судна (V) и поправки лага (ΔЛ%) определяются различными способами:

• на визуальной мерной линии;

• с помощью судовой РЛС;

• с помощью РНС высокой точности;

• на кабельной мерной линии и др.

Все способы определения V и ΔЛ% различаются между собой только методикой получения истинного расстояния (S), необходимого для расчета истинной скорости хода судна (V₀). Рассмотрим один из способов → определение скорости хода судна (V) и его поправки лага (ΔЛ%) на визуальной мерной линии.

Визуальная мерная линия → специально оборудованный полигон для проведения скоростных испытаний судов.

Визуальная мерная линия.

Визуальная мерная линия оборудуется секущими (Б, В, Г) створами (не < 2-х), направление которых перпендикулярно линии пробега судна, а расстояние между створами измерено с высокой точностью.

Некоторые мерные линии оборудуются ведущим створом, по которому направляется линия пробега судна (А).

Методика определения скорости хода (V) и поправки лага (ΔЛ%) сводится к следующему:

1) → судно, на установившемся режиме работы движителей, т.е. при постоянном числе оборотов движителей (винтов), делает пробег по ведущему створу А. (При отсутствии ведущего створа, курс на пробеге удерживается перпендикулярным направлению секущих створов Б, В, Г).

При пересечении линии I секущего створа (Б) по команде «Ноль!» включаются секундомеры наблюдателей и снимаются отсчет лага (ОЛ1) и отсчет с суммарного счетчика оборотов движителей (n1).

При пересечении линии II секущего створа (Г или В) по команде «Ноль!» останавливаются секундомеры и снимаются: – отсчет лага (ОЛ2) и отсчет с суммарного счетчика оборотов движителей (n2).

рассчитывается истинная скорость судна на пробеге по формуле:

S – расстояние (из формуляра или описания мерной линии) между секущими створами Б и Г (или Б и В или В и Г) (т.е. длина пробега, которая устанавливается в зависимости от скорости хода судна на пробеге: если V < 12 уз. – 1 миля; если V = 12÷24 уз. – 2 мили; если V > 24 уз. – 3 мили); t_i – среднее время пробега в секундах (осредненное время всех секундомеров).

рассчитывается скорость судна на пробеге по лагу по формуле:

где РОЛ = ОЛ₂ – ОЛ₁ – разность отсчетов лага (показаний счетчика лага).

рассчитывается число оборотов движителей в минуту на пробеге по формуле:

где ΔN_i = n₂ − n₁.

рассчитывается поправка лага в процентах (ΔЛ%) на пробеге по формуле:

рассчитывается коэффициент лага (К_Л) на пробеге по формуле:

Режимов работы движителей должно быть не менее 3-х (как правило: I – «ПХ» –назначенный ход; II – «СХ» – 75% от «ПХ»; III – «МХ» – 50% от «ПХ»). На каждом режиме выполняется (обычно) по 3 пробега и после расчетов имеем:

1-й пробег: V_О1, V_Л1, N₁, ΔЛ₁%;

2-й пробег: V_О2, V_Л2, N₂, ΔЛ₂%;

3-й пробег: V_О3, V_Л3, N₃, ΔЛ₃%.

рассчитываются для конкретного, назначенного режима работы движителей средние значения искомых величин:

истинная (относительная) скорость хода судна (V_о) на режиме по формуле:

скорость хода судна по лагу (V_Л) на режиме по формуле:

число оборотов движителей (винтов) на режиме по формуле:

поправку лага в процентах (ΔЛ%) на режиме по формуле

:

коэффициент лага (К_Л) на режиме по формуле:

далее судно выполняет пробеги на визуальной мерной линии на II-м и на III-м назначенном режиме работы движителей, по результатам которых рассчитываются по формулам

II режим – V_OII, V_ЛII, N_OII, ΔЛ_II%, К_ЛII;

III режим – V_OIII, V_ЛIII, N_OIII, ΔЛ_III%, К_ЛIII.

по результатам замеров на мерной линии составляются:

график соответствия скорости хода судна частоте вращения движителей

график соответствия поправки лага (ΔЛ%) скорости хода судна

Соответствие скорости хода частоте вращения движителей и поправке (коэффициенту) лага.

Обороты	Vуз.	ΔЛ%	КЛ
50 70 :	6 9 :	+7,0 +5,0 :	1,07 1,05 :

Данные определений (расчетов) записываются в «Формуляр судна».

Одновременно с определением скорости хода на мерной линии замеряется расход топлива на 1 милю плавания на каждом режиме. По результатам этих замеров выявляется экономическая скорость, часовой расход топлива, продолжительность плавания в часах данной скоростью, дальность плавания судна в милях.

2. Практическая работа № 4. Расчет пройденного судном расстояния, скорости судна, поправки и коэффициента лага, отсчетов лага.