Билет 2

1)Инерционные характеристики судов: торможение, разгон, выбег В процессе управления судном при маневрировании судоводителю при- ходится изменять режимы работы движителей в широком диапазоне − от пол- ного вперед до полного назад. Любое судно, особенно крупнотоннажное, имеет значительную массу и в условиях недостаточно (по сравнению с наземными видами транспорта) плотного сцепления с водной средой обладает свойством довольно медленно прекращать движение или изменять скорость. Это явление объясняется в первую очередь тем, что судно, как и любое физическое тело, подчиняется определенным законам механики и в том числе закону инерцииТаким образом, под инерционными свойствами судна понимают опреде- ленную физическую зависимость между его массой и быстротой приращения скорости. Обычно инерционные свойства судна определяют опытным путем во время ходовых испытаний. Результаты испытаний заносят в таблицу маневрен- ных элементов. Для судовождения наиболее важны расстояние и время, необходимые для гашения инерции судна или для развития его максимальной скорости. Эти па- раметры принято называть инерционными характеристиками. К основным инерционным характеристикам судна относят торможение, свободный выбег и разгон. Торможение − процесс гашения инерции прямолинейного движения суд- на путем реверсирования движителей с переднего хода на задний (или наоборот). Торможение характеризуется длиной тормозного пути и временем тормо- жения. Длина тормозного пути – это расстояние, пройденное судном с момента подачи команды «Стоп» и реверса движителей до полной остановки судна. Вре- мя торможения это время, затрачиваемое на процесс полного гашения инерции в результате работы движителей в режиме «Полный назад». Выбег – процесс гашения инерции поступательного движения судна под действием сопротивления воды движению без активной работы движителей. Выбег характеризуется расстоянием, которое проходит судно с момента подачи команды «Стоп» до момента полного прекращения прямо линейного движения, и временем, затрачиваемым на этот процесс. Разгон – процесс достижения судном установившейся скорости при за- данном режиме работы движителей. Разгон характеризуется расстоянием, и временем, необходимым для достижения установившейся скорости данного судна. Инерционные характеристики определяют для каждого судна по специ- альной программе. Для типовых судов и составов изданы справочники инерци- онных характеристик. Наибольшее значение для безопасности плавания имеют характеристики торможения судна. Характеристики выбега используют главным образом для буксируемых составов, характеристики разгона – при шлюзовании, отходе от причала и других маневрах.

2) Влияние руля на управляемость судна на переднем ходу В процессе движения судна на переднем ходу прямолинейным курсом (положение I) на него действуют движущая сила FДВ и сила сопротивления воды R , которая направлена на подводную часть корпуса вдоль ДП (симмет- рично по бортам судна). При перекладке руля от ДП на угол α встречный по- ток воды действует на перо руля с силой гидродинамического давления P , ко- торая раскладывается на две составляющие: Py , – рулевую силу и Px – силу торможения. Рассмотрим действие рулевой силы Py , на судно. Пусть в центре тяжести судна действуют две противоположно направленные силы P1 и P2 , равные и параллельные силе Py . Силы Py , и P2 образуют пару сил, а расстояние α от ЦТ судна до центра пера руля будет плечом этой пары. Образуется поворачи- вающий момент руля МР , который вызывает вращательное движение судна. В процессе движения по криволинейной траектории на корпусе судна происходит перераспределение гидродинамических сил сопротивления воды вследствие того, что струи воды набегают на наружный борт под некоторым углом к корпусу, образуя силы R , которые принято называть позиционными. При этом давление воды на наружный борт увеличивается, а равнодействую- щая позиционных сил R (положение II) будет направлена под углом к ДП суд- на. Ее можно разложить на две составляющие: Ry и Rx . Точка приложения силы R находится в центре давления (ЦД) подводной части корпуса и смещается в сторону набегающего потока тем больше, чем больше скорость судна и угол натекания струй на его корпус. Как показывают модельные испытания, эта точ- ка находится в носовой части судна примерно на расстоянии около 1/4 длины корпуса от форштевня. Для анализа воздействия позиционных сил на судно приложим к его цен- тру тяжести две противоположно направленные силы R1 и R2 , равные и парал- лельные силе Ry . Силы Ry и R1 с плечом b образуют пару сил, поворачиваю- щий момент которой MR называется позиционным моментом. Следовательно, при повороте судна на него действует суммарный пово- рачивающий момент, равный моменту руля и позиционному моменту, т. е. MC = MP + MR . После преодоления сил инерции прямолинейного движения судно начи- нает двигаться по криволинейной траектории. В это время на судно, как на вся- кое тело, движущееся по кривой, действует центробежная сила C (положение III), приложенная в центре тяжести судна и направленная в сторону, противо- положную повороту. Центробежная сила прямо пропорциональна массе судна, квадрату скорости поступательного движения и обратно пропорциональна ра- диусу кривизны траектории. Боковая составляющая Cy центробежной силы C совместно с боковой составляющей Ry позиционной силы R , приложенной в центре давления под- водной части корпуса, вызывает образование кренящего момента MКР (поло-жение III'). В целях предупреждения образования опасного угла крена, созда- ваемого силами Cy и Ry , при циркуляции необходимо уменьшать значение центробежной силы путем уменьшения скорости или увеличения радиуса цир- куляции. Вращательное движение судна вызывает появление статических сил со- противления воды D1 и D2 (положение IV), вследствие чего образуется пово- рачивающий момент MD , который носит название демпфирующего момента. Он направлен в сторону, противоположную направлению вращения судна, и препятствует повороту. Наибольшего значения демпфирующий момент дости- гает при развороте судна на месте, чем и объясняется длительность разворота. Таким образом, при движении судна передним ходом с отклоненным ру- лем по криволинейной траектории на него действует общий поворачивающий момент, равный алгебраической сумме моментов руля, позиционного и демп- фирующего, т. е: Mоб = МР + МR − МD .