2. Определение переходных коэффициентов

^{Так как эксперименты для определения маневренных характеристик судна проводят при водоизмещении, которое не совпадает с водоизмещением судна в балласте или грузу, необходимо сначала вычислить переходные коэффициенты для упрощения расчета маневренных характеристик при другом водоизмещении.}

2.1. Определение переходного коэффициента из эксперимента пассивного торможения

1. Производим расчет площади смоченной поверхности по формуле (5):

Ω^э = D_э^⅔ · (4.854 + 0.492 · B/T_ср^э) = (196000)^(2/3) * (4.854 + 0.492 * 49.8/14.75) = 21983.33 м², (5)

Где: D_э – водоизмещение судна во время эксперимента, т;

T_ср^э – средняя осадка судна во время эксперимента, м;

B – ширина судна, м.

2. Производим расчет коэффициента сопротивления К_расч по формуле (6):

К_расч = 5800 + 0.654 · Ω^э · √(B/T_ср^э) = 5800 + 0.654 * 21983.33 * √(49.8/14.75) = 32297.39 кг/м (6)

3. Производим расчет коэффициента К_э по формуле (7), переведя V₀ в м/с:

К_э = (m_э/(0.514 · V₀ · t^II)) · (V₀/V_к − 1) = (215600000/(0.514 * 16.5 * 1370)) * (16.5/6 − 1) = (7)

= 32472.76 кг/м,

Где: m_э = 1.1 · D_э · 1000 – масса судна во время эксперимента, кг;

V₀ – начальная скорость эксперимента пассивного торможения, узл;

V_к – конечная скорость эксперимента пассивного торможения, узл;

t^II – время пассивного торможения, с;

4. Производим расчет переходного коэффициента по сопротивлению:

γ_к = К_э/К_расч = 32472.76/32297.39 = 1.005 (8)

2.2. Определение переходного коэффициента из эксперимента активного торможения

1. Производим расчет силы упора винта на швартовых Р_шв по формуле (9):

Р_шв = К_р · ρ · n² · D_в⁴ = 0.214 * 1025 * (60/60)^(2) * 8.4^(4) = 1092497.03 Н, (9)

Где: ρ – плотность воды, кг/м³;

n – частота вращения винта во время эксперимента, об/с;

D_в – диаметр винта, м;

К_р – коэффициент упора винта на швартовых:

К_р = (θ · Z)^⅓ · {0.225 · sin²(H/D_в) + 0.098 · sin(H/D_в)} = (0.585 * 5)^(1/3) * (0.225 * sin(0.677)^(2)+ (10) + 0.098 * sin(0.677)= 0.214,

Где: θ – дисковое отношение винта;

Z – число лопастей винта;

H/D_в – шаговое отношение;

H – шаг винта, м.

2. Производим расчет коэффициента усиления упора винта С_уу по формуле (11):

C_yy = 0.508 + 0.106 · S_/A_d = 0.508 + 0.106 * 732.35/55.39 = 1.910, (11)

Где: A_d = π · D_в²/4 – площадь диска винта, м²;

S_ - площадь погруженной части мидель-шпангоута, м²:

S_ = B · T_ср^э · _ 49.8 * 14.75 * 0.997 = 732.35 м², (12)

Где: _ – коэффициент полноты мидель-шпангоута.

3. Производим подбор значения коэффициента а_э методом итераций, в следующей последовательности. Принимаем значение а_э = 1 и рассчитываем время торможения по формуле (13). После этого рассчитываем разность Δt по формуле (14):

а_э = 1

t = m_э/(К_э · V_н · 0.514) = 215600000/(32472.76 * 15.5 * 0.514) = 833.36 с, (13)

Δt = t − t_э^III = 833.36 − 830.00 = 3.36 с (14)

^{Так как Δt > 0, то это значит, что аэ > 1. После этого принимаем значение аэ = 2 и по формуле (16) рассчитываем значение времени. Процедуру подбора повторяем с шагом аэ равным -0.3312 до тех пор, пока разница между расчетным и экспериментальным временем не будет меньше 1 секунды:}

а_э = 2

В_к = √(1 − 1/а_э) = √(1 − 1/2) = 0.707 (15)

t = (m_э/(К_э · а_э · V_н · 0.514 · В_к)) · ln((1 + B_к)/(1 − B_к)) = (215600000/(32472.76*2*15.5* (16) *0.514 * 0.707)) * ln((1 + 0.707)/(1 − 0.707)) = 519.37 с

Δt = t − t_э^III = 519.37 − 830.00 = -310.63 с (14)

а_э = 1.6688

В_к = √(1 − 1/а_э) = √(1 − 1/1.6688) = 0.633 (15)

t = (m_э/(К_э · а_э · V_н · 0.514 · В_к)) · ln((1 + B_к)/(1 − B_к)) = (215600000/(32472.76*1.6688*15.5* (16) *0.514 * 0.633)) * ln((1 + 0.633)/(1 − 0.633)) = 588.87 с

Δt = t − t_э^III = 588.87 − 830.00 = -241.13 с (14)

а_э = 1.3376

В_к = √(1 − 1/а_э) = √(1 − 1/1.3376) = 0.502 (15)

t = (m_э/(К_э · а_э · V_н · 0.514 · В_к)) · ln((1 + B_к)/(1 − B_к)) = (215600000/(32472.76*1.3376*15.5* (16) *0.514 * 0.502)) * ln((1 + 0.502)/(1 − 0.502)) = 685.17 с

Δt = t − t_э^III = 685.17 − 830.00 = -144.83 с (14)

а_э = 1.0064

В_к = √(1 − 1/а_э) = √(1 − 1/1.0064) = 0.080 (15)

t = (m_э/(К_э · а_э · V_н · 0.514 · В_к)) · ln((1 + B_к)/(1 − B_к)) = (215600000/(32472.76*1.0064*15.5* (16) *0.514 * 0.080)) * ln((1 + 0.080)/(1 − 0.080)) = 829.83 с

Δt = t − t_э^III = 829.83 − 830.00 = -0.17 с (14)

4. Производим расчет экспериментального значения силы упора винта по формуле (17):

Р^э_max = а_э · К_э · (0.514 · V_н)² = 1.0064 * 32472.76 * (0.514 * 15.5)^(2) = 2074337.59 Н (17)

5. Производим расчет значения силы упора винта по формуле (18):

Р^расч_max = Р_шв · C_yy = 1092497.03 * 1.910 = 2086126.80 Н (18)

6. Производим расчет переходного коэффициента:

γ_р = Р^э_max/Р^расч_max = 2074337.59/2086126.80 = 0.994 (19)