3.3Уравнения движения омт в векторно-матричнойформе.

Рассмотрим различные формы представления и свойства уравнений движения ОМТ.

Векторное представление в связанной системе координат

(3.15)

где

Векторное представление в неподвижной (земной) системе координат

,

тогда

Подставим в верхнее уравнение. Предварительно обозначим

(3.16)

Получим следующее векторное уравнение

(3.17)

Свойства векторного представления в связанной системе координат

1. Для твердого тела матрица инерции строго положительна, если . Тогда

.

2. Если предположить малую скорость движения в идеальной жидкости, то матрица инерции будет симметричной и положительно определенной.

3. Для твердого тела движущегося в идеальной жидкости матрица Кориолисовых и центростремительных сил может быть параметризована, так чтобы быть кососимметрической

4. Технические средства управления омт (тсу омт)-4 час.

Тема 3.1 Пассивные ТСУ ОМТ-2 час. Пассивные рули и рулевые машины. Ограничения на углы и скорости перекладок. Выдвижные рули и управляющие плоскости. Пассивные швартовные устройства.

Тема 3.2. Активные ТСУ ОМТ-2 час. Подруливающие устройства, винто-рулевые колонки, активные швартовные устройства.

4.1.Модели технических средств управления движением ОМТ

В качестве технических средств управления движением рассматриваются гребные винты (как маршевых, так и подруливающих устройств), рули направления (пассивные и активные), подруливающие устройства (активные с фиксированным направлением тяги) и поворотные винто - рулевые колонки.

Сила тяги гребного винта

Сила тяги (упора) определяется зависимостью

, (4.1)

где -коэффициент засасывания (0.07-0.1), определяется типом насадки.

- зависимость коэффициента упора от относительной поступи винта

,

-относительная поступь винта, определяется по формуле

,

- скорость хода,

- диаметр гребного винта,

- коэффициент попутного потока,

- частота вращения винта.

При использовании одного винта или водомета возникает закручивающий, кренящий момент от отбрасываемой струи.

. (4.2)

Здесь характеристика, зависящая от шага винтаи угла набегающего потока по отношению к оси винта.

Для устранения этого момента обычно используется два винта, вращающихся разнонаправлено.

Рули направления

Обычно пассивные органы, могут создавать управляющие силы и моменты только при движении (при наличии набегающего потока). Гидродинамический руль обычно действует в струе винтов, что увеличивает его эффективность.

Рис.4.1

Сила, создаваемая рулем - приложена к его центру и равна

, (4.3)

-характерная площадь руля,-угол перекладки руля,-скорость ОМТ,- плотность воды,-безразмерный гидродинамический коэффициент, зависящий от угла перекладки руля, угла дрейфа, и угловой скорости рыскания.

Момент на балере руля, который преодолевается рулевым приводом

.

Сила приводится к балеру руля и раскладывается на

,

где - скоростной напор.

Момент, создаваемый рулем относительно вертикальной оси ОМТ

.

Видно, что при, т.к.(руль лежит в диаметральной плоскости и набегающий поток не создает гидродинамической силы на руле).также при, т.к..

График изменения момента приведен на рис.5.2

Рис.4.2

Из рисунка видно, что момент зависит линейно от угла перекладки руля в небольшом диапазоне (30-40°), после чего убывает и руль становится неэффективным.