33. Сущность экспериментально-расчетного метода определе-ния характеристик торможения. Формы представления этих характеристик.

 

Графики представления инерционных характеристик показаны на следующих рисунках.

34. Влияние параметров руля и корпуса на управляемость судна. Циркуляция судна и ее элементы.

На управляемость судна оказывают влияние параметры корпуса, к которым в первую очередь относятся: отношение длины к ширине L/B, коэффициент обшей полноты 6, дифферент, а также форма кормовой оконечности, характеризуемая площадью кормового подзора (площадь подреза кормы) f_к.

К параметрам руля, существенно влияющим на управляемость, относятся его площадь, форма и размещение.

Форма руля характеризуется его относительным удлинением, определяемым по формуле,

,

где h— высота руля по баллеру, м;

Sp— площадь пера руля, м².

Рассмотрим отдельно влияние каждого из перечисленных параметров на управляемость.

Отношение L/B. Увеличение отношения L/B приводит к росту сопротивления поперечному перемещению (росту поперечной гидродинамической силы R_v), что приводит к уменьшению угла дрейфа на циркуляции и, следовательно, к сохранению высокой линейной скорости, так как лобовое сопротивление при малых углах дрейфа возрастает незначительно. Кроме того, возрастает демпфирующее влияние гидродинамического момента m_r, входящего в третье уравнение системы, что приводит к уменьшению угловой скорости w) (скорости изменения курса). Таким образом, суда с относительно большем отношением L/B обладают худшей поворотливо­стью и лучшей устойчивостью на курсе.

Коэффициент . Увеличение  приводит к уменьшению силы R_y и уменьшению демпфирующего момента m_r, а следовательно, к улучшению поворотливости и ухудшению устойчивости на курсе.

Дифферент. Увеличение дифферента на корму приводит к смещению ЦБС от миделя в сторону кормы, поэтому возрастает устойчивость на курсе и ухудшается поворотливость. С другой стороны, дифферент на нос резко ухудшает устойчивость на курсе — судно становится рыскливым, что усложняет маневрирование в стесненных условиях.

Рис. 2.6. К определению площади кормо­вого подреза:

а—корма с подвесным или полуподвесным рулем; б — корма с рулем за рудерпостом

Коэффициент _к. Суда с большим _к (малая площадь кормового подреза f_k) обладают худшей поворотливостью и лучшей устойчивостью на курсе.

Площадь руля Sp. Увеличение Sp увеличивает поперечную силу руля P_ру, но в то же время возрастает и демпфирующее действие руля. Практически получается, что увеличение площади руля приводит к улучшению поворотливости лишь при больших углах перекладки.

Относительное удлинение руля _р. Увеличение _р при неизменной его площади Sp приводит к возрастанию поперечной силы руля, что приводит к некоторому улучшению поворотливости.

Расположение руля. Если руль расположен в винтовой струе, то скорость натекания воды на руль возрастает за счет дополнительной скорости потока, вызванной винтом, что обеспечивает значительное улучшение поворотливости. Этот эффект особенно проявляется на одновинтовых судах в режиме разгона, а по мере приближения скорости к установившемуся значению уменьшается.

На двухвинтовых судах руль, расположенный в ДП, обладает относительно малой эффективностью. Если же на таких судах установлены два пера руля за каждым из винтов, то поворотливость резко возрастает.

Циркуляцией называют траекторию, описываемую ЦТ судна, при движении с отклоненным на постоянный угол рулем. Циркуляция характеризуется линейной и угловой скоростями, радиусом кривизны и углом дрейфа. Угол между вектором линейной скорости судна и ДП называют углом дрейфа. Эти характеристики не остаются постоянными на протяжении всего маневра.

Циркуляцию принято разбивать на три периода: маневренный, эволюционный и установившийся.

 Маневренный период – период, в течение которого происходит перекладка руля на определенный угол. С момента начала перекладки руля судно начинает дрейфовать в сторону, противоположную перекладке руля, и одновременно 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 кладки руля; происходит падение скорости движения судна.

 Эволюционный период – период, начинающийся с момента окончания перекладки руля и продолжающийся до момента окончания изменения угла дрейфа, линейной и угловой скорости. Этот период характеризуется дальнейшим снижением скорости (до 30 – 50%), изменением крена на внешний борт и резким выносом кормы на внешнюю сторону.

 Период установившийся циркуляции – период, начинающийся по окончании эволюционного, характеризуется равновесием действующих на судно сил: упора винта, гидродинамических сил на руле и корпусе, центробежной силы. Траектория движения ЦТ судна превращается в траекторию правильной окружности или близкой к ней.

Геометрически траектория циркуляции характеризуется следующими элементами:

D_о – диаметр установившейся циркуляции – расстояние между диаметральными плоскостями судна на двух последовательных курсах, отличающихся на 180° при установившемся движении;

D_ц – тактический диаметр циркуляции – расстояние между положениями ДП судна до начала поворота и в момент изменения курса на 180°;

l₁ – выдвиг – расстояние между положениями ЦТ судна перед выходом на циркуляцию до точки циркуляции, в которой курс судна изменяется на 90°;

l₂ – прямое смещение – расстояние от первоначального положения ЦТ судна до положения его после поворота на 90°, измеренное по нормали к первоначальному направлению движения судна;

l₃ – обратное смещение – наибольшее смещение ЦТ судна в результате дрейфа в направлении, обратном стороне перекладки руля (обратное смещение обычно не превышает ширины судна В, а на некоторых судах отсутствует совсем);

T_ц– период циркуляции – время поворота судна на 360°.

 

Рис. 1.8. Траектория судна на циркуляции

 

Перечисленные выше характеристики циркуляции у морских транспортных судов среднего тоннажа при полной перекладке руля на борт можно выразить в долях длины судна и через диаметр установившейся циркуляции следующими соотношениями:

D_о = (3 ÷ 6)L;     D_ц = (0,9 ÷ 1,2)D_у;     l₁ = (0,6 ÷ 1,2)D_о;

l₂ = (0,5 ÷ 0,6)D_о;     l₃ = (0,05 ÷ 0,1)D_о;     T_ц = πD_о/V_ц.

Обычно величины D_о; D_ц; l₁; l₂; l₃ выражаются в относительном виде (делят на длину судна L) – легче сравнивать поворотливость различных судов. Чем меньше безразмерное отношение, тем лучше поворотливость.

Скорость на циркуляции для крупнотоннажных судов снижается °с перекладкой руля на борт на 30%, а при повороте на 180° – вдвое.

Необходимо отметить и следующие положения:

а) начальная скорость оказывает влияние не столько на D_о, сколько на ее время и выдвиг, и только у высокоскоростных судов заметны D_о в большую сторону;

б) с выходом судна на траекторию циркуляции оно приобретает крен на внешний борт, значение которого по правилам Регистра не должно превышать 12 °;

в) если во время циркуляции увеличивать число оборотов ГД, то судно совершит поворот более крутой;

г) при выполнении циркуляции в стесненных условиях следует учитывать, что кормовая и носовая оконечности судна описывают полосу значительной ширины, которая становится соизмеримой с шириной фарватера.