Билет № 30
-
Циркуляція судна, її періоди та геометричні елементи. Швидкість судна і кут дрейфу на циркуляції. Полюс повороту і його врахування при виконанні маневрів.
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:
Первый период (маневренный) – 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 под влиянием сил Yp и Yp“ 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.
Второй период (эволюционный) – период, начинающийся с момента окончания перекладки руля и продолжающийся до момента, когда наступает равновесие всех действующих на судно сил, а угол дрейфа (β) перестает расти и скорость движения судна по траектории становится тоже постоянной. В этот период возрастают гидродинамические силы давления на корпус судна, возрастает угол дрейфа, кривизна траектории меняет знак, центр кривизны траектории перемещается внутрь циркуляции. Скорость движения судна вдоль траектории, начавшая падать в маневренный период, продолжает уменьшаться. Радиус траектории в эволюционный период является величиной переменной.
Третий период (установившийся) – 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.
Элементы циркуляции
Dо – диаметр установившейся циркуляции – расстояние между диаметральными плоскостями судна на двух последовательных курсах, отличающихся на 180º при установившемся движении;
Dц – тактический диаметр циркуляции – расстояние между положениями ДП судна до начала поворота и в момент изменения курса на 180º;
l1 – выдвиг (поступь) – расстояние между положениями ЦТ судна перед выходом на циркуляцию до точки циркуляции, в которой курс судна изменяется на 90º;
l2 – прямое смещение – расстояние от первоначального положения ЦТ судна до положения его после поворота на 90º, 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);
Тц – период циркуляции – время поворота судна на 360º.
Циркуляция также характеризуется линейной и угловой скоростями, радиусом кривизны и углом дрейфа. Эти характеристики не остаются постоянными на протяжении всего маневра.
Судно на циркуляции всегда приобретает дрейф, при этом диаметральная плоскость его располагается не по касательной к окружности (его носовая часть всегда находится внутри циркуляции). Угол между диаметральной плоскостью судна и касательной к циркуляции называется углом дрейфа. Вследствие этого судно на циркуляции занимает полосу, значительно большую, чем ширина судна. Нос судна смещается внутрь кривой, а корма во внешнюю сторону. С увеличением скорости угол дрейфа увеличивается, и наоборот.
Полюс Поворота (Pivot Point), (ПП) - это точка на горизонтальной плоскости (палубе судна), через которую проходит вертикальная ось вращения судна, вызванного воздействием на судно управляющих и внешних сил (подъемная сила на пере руля, силы тяги буксирных судов, удар волны, порыв ветра и т.п.). Положение ПП не является фиксированным. ПП перемещается при маневрировании судна, поэтому очень важно иметь представление о вероятном положении ПП под воздействием различных обстоятельств, чтобы предвидеть изменения во вращательном движении и, если необходимо, предотвратить уход судна с линии курса.
Когда судно не имеет хода относительно воды, ПП расположен в ЦТ судна. С набиранием скорости, ПП будет смещаться в нос судна. После того как судно наберет заданную скорость, ПП будет располагаться на расстоянии примерно ¼ длины судна от форштевня.
ПП на Циркуляции:
Встречная гидродинамическая сила сопротивления воды, действующая на нос при прямолинейном движении судна, будет во время поворота воздействовать также на скулу, создавая дополнительное поперечное сопротивление. Это поперечное сопротивление сдвинет ЦВ назад и, как следствие, увеличит рысканье судна. Обычно считается, что на судне, следующем передним ходом, рыскающем или разворачивающемся под действием руля, ЦВ лежит примерно в 1/3 длины от носа (рис.7).
Рис.7. Положение ЦВ на судне, следующем передним ходом, рыскающем или разворачивающемся под действием руля. Rp – подъемная сила руля.
Рис. 8. Движение судна на циркуляции