Судовождение на ВВП / Часть 1 / ВОПРОС 8 - ВЛИЯНИЕ НА ПОВОРОТЛИВОСТЬ ГЕОМЕТРИИ КОРПУСА СУДНА

Влияние на поворотливость геометрии корпуса судна

( главных размерений судна, очертания оконечностей), а также руля и эффективности ДРК.

Управляемость судна – это мореходное качество, характеризующее способность комплекса, состоящего из корпуса, средств управления и рулевого (регулятора), двигаться по заданной траектории. В зависимости от вида этой траектории различают свойства устойчивости на курсе, т.е. способности судна двигаться прямолинейно, и поворотливости т.е. способности нужным образом изменять направление движения.

Кроме этих главных свойств, от которых зависит возможность эксплуатации судна в основном режиме движения, при рассмотрении управляемости обычно анализируют выполнимость большого числа вспомогательных маневров, таких, как швартовка и отход от причала, совместное движение с другими судами, удержание продольной плоскости корабля в определенном положении при ветре и течении и т.д.

Влияние соотношений главных размерений.

Влияние главных размерений на поворотливость судна может быть установлено при помощи анализа формул, номограмм, графиков, приведенных в источнике информации . Далее приведены краткие выдержки.

Увеличение отношения ведет к значительному ухудшению поворотливости. В результате увеличения отношения поворотливость судна ухудшается незначительно. Увеличение отношений и сопровождается, очевидно, уменьшением отношения . Поэтому рост отношения приводит к существенному улучшению поворотливости.

О влиянии главных размерений на управляемость судна можно судить по характеру диаграммы поворотливости. Изменение диаграммы поворотливости при вариациях абсолютных значений главных размерений можно установить численно. Такие расчеты были выполнены для танкера типа «Казбек». Результаты расчетов приведенные графически в , представлены на рис.1,2,3. Анализируя их можно сделать следующие выводы:

1.Изменение длины судна в пределах не влияет на начальный участок кривой , но изменяет значения угловых скоростей при . При этом минимальный относительный радиус циркуляции оказывается пропорциональным длине судна. Соответствующие зависимости приведены на рис.8.1.

Рис.8.1.Изменение диаграммы поворотливости при вариации длины (L) танкера типа «Казбек».

2.С увеличением ширины судна величины угловых скоростей возрастают, кривая становится более нелинейной. После определенного предела значений начинает проявляться свойство обратной поворотливости. Кривые для различных значений длины судна представлены на рис.8.2.

Рис.8.2.Изменение диаграммы поворотливости при вариации ширины (B) танкера типа «Казбек».

3.В обратную сторону, но столь же существенно влияет изменение осадки судна. Уменьшение осадки сопровождается определенным ухудшением собственной устойсивости судна на курсе. Также уменьшение осадки особенно существенно увеличивает кривизну циркуляции, соответствующую малым и средним значениям угла перекладки руля. Соответствующие зависимости изображены на рис.8.3.

Рис.8.3.Изменение диаграммы поворотливости при вариации осадки (T)

танкера типа «Казбек».

8.2.2Влияние коэффициентов общей полноты и полноты мидель-шпангоута. Увеличение коэффициента общей полноты при неизменном соотношении главных размерений судна приводит к улучшению поворотливости. Изменение коэффициента полноты мидель-шпангоута практически не отражается на поворотливости судна.

8.2.3.Влияние формы корпуса судна и дифферента. Изменение формы кормы (площадь кормового подреза и полнота кормы) резко влияет на поворотливость судна.

Увеличение полноты кормы при неизменной площади диаметральной плоскости способствует улучшению поворотливости. Если считать i-м номер теоретического кормового шпангоута, являющегося пограничным между шпангоутами U-образной и V-образной формы, то увеличение полноты кормы проявляется на теоретическом чертеже судна в том, что положение шпангоута номера i смещается в корму. Увеличение полноты кормы при неизменной полноте диаметральной плоскости способствует улучшению поворотливости судна.

На рис.8.4,5 представлены диаграммы поворотливости танкера типа “Казбек” при увеличении площади подрезов оконечностей в пределах возможных для данного судна величин. Анализируя эти кривые можно сделать следующие выводы.

Особенно сильное влияние на поворотливость судна оказывает площадь кормового подреза, даже незначительное увеличение которой улучшает поворотливость.

Одновременно изменяется характер зависимости в диапазоне малых углов перекладки. Уже при незначительном увеличении площади кормового подреза судно перестает быть устойчивым, по мере дальнейшего увеличения площади кормового подреза, возрастают предельные углы перекладки, до которых проявляется обратная поворотливость.

Рис.8.4.Изменение диаграммы поворотливости при вариации площади кормового подзора для танкера типа «Казбек».

Форма носовых образований значительно меньше влияет на поворотливость, чем кормы. Это наглядно видно из рис.8.5. Как правило, влияние носа ощущается только при наличии значительного носового подзора, который приводит к смещению точки приложения поперечной гидродинамической силы на корпусе судна в корму. Это, в свою очередь обуславливает некоторое возрастание диаметра циркуляции судна.

Дифферент также вызывает смещение точки приложения боковой силы на корпусе в нос или в корму в зависимости от знака дифферента. Увеличение дифферента на корму аналогично уменьшению площади кормового подзора, т.е. ведет к ухудшению поворотливости судна при движении передним ходом; увеличение дифферента на нос при движении передним ходом, действует в обратном направлении, судно резко теряет устойчивость на курсе и становится рыскливым.

Рис.8.5.Изменение диаграммы поворотливости при вариации площади носового подзора для танкера типа «Казбек».

Влияние геометрических характеристик руля на управляемость судна. Увеличение площади руля также как и другие изменения формы руля, приводящие к росту его эффективности, оказывает двоякое влияние на поворотливость. С одной стороны, увеличивается боковая сила, действующая на переложенный руль. С другой стороны, увеличиваются демпфирующие свойства руля. Расчеты показывают, что увеличение площади пера руля ведет к уменьшению диаметра циркуляции при больших и средних углах перекладки руля и к увеличению его при малых углах перекладки.

Рис.8.6.Изменение диаграммы поворотливости при вариации площади руля для танкера типа «Казбек».

Увеличение относительного удлинения руля при неизменной его площади приводит к некоторому улучшению поворотливости судна. (Относительным удлинением руля называется отношение высоты руля к его средней ширине , средней шириной руля называется отношение площади руля к его высоте )

Влияние размещения руля. Размещение руля относительно винтов значительно влияет на поворотливость судна. Расположение руля в винтовой струе благодаря увеличению скорости обтекания руля способствует резкому росту эффективности руля и отражается на поворотливости судна, так же как и увеличение площади руля. Влияние струи винта проявляется тем сильнее, чем большая площадь руля попадает в струю винта и чем большее значение имеет коэффициент нагрузки винта по упору. На эффективность руля оказывает влияние наличие попутного потока за корпусом и наличие угла скоса потока в горизонтальной плоскости.

На эффективность управления судном оказывает влияние конструктивные особенности ДРК, а также наличие вспомогательных средств управления.

Литература..

1.Соболев Г.В. Управление кораблем и автоматизация судовождения. Л., «Судостроение», 1976.

2.Войткунский Я.И., Першиц Р.Я., Титов И.Л. Справочник по теории корабля. Л., Государственное Союзное Издательство Судостроительной Промышленности, 1960.

3.ВагущенкоЛ.Л., Цымбал Н.Н. Системы автоматического управления движением судна Одесса, ЛАТСТАР, 2002.