
Отраслевая экономика, все лекции / Лекция 22. Тяговые и скоростные характеристики флота
..docxЛекция 22. Тяговые и скоростные характеристики флота.
-
Понятие о судовых тяговых расчётах.
Тяговые и скоростные характеристики судна определяются взаимодействием в работе корпуса судна, его двигателя, его движителя и руля. Тяговые и скоростные характеристики судна зависят также от характеристик водного пути. Например, скорость движения судна на глубокой воде больше, чем на мелководье. Повышение тяговых и скоростных характеристик судов является важнейшим резервом в увеличении провозной способности флота.
Тяговые и скоростные характеристики судов влияют на расчётную скорость их движения ( норму скорости движения судов относительно воды ).
За норму скорости v принимают пройденное судном расстояние в километрах, метрах за единицу времени ( сутки, час, секунду ).
Расчётную скорость определяют посредством тяговых расчётов. При производстве тяговых расчётов устанавливают зависимость между движущей силой, развиваемой судовой силовой установкой, и силами сопротивления воды движению судов. Это позволяет точнее рассчитывать нормы скоростей движения одиночных судов, толкаемых и буксируемых составов.
-
Движущая сила судна и сопротивление воды движению судов и составов. Основные понятия.
При движении судна в результате взаимодействия движителя с водой возникает сила упора Ре . Сила упора Ре представляет собой силу реакции воды на движитель судна. Если разложить силу упора Ре на две составляющие силы – горизонтальную и вертикальную, то горизонтальная составляющая будет называться движущей силой Fg.
Вертикальная составляющая Q силы упора Ре для речных судов обычно незначительна и уравновешивается массой судна.
Движущая сила Fg перемещает судно. Размер движущей силы Fg зависит от мощности двигателя судна, конструкции и коэффициента полезного действия движителя судна. Движущая сила судна Fg определяется по данным динамометрических испытаний судов.
Движущая сила Fg , развиваемая судовой силовой установкой, затрачивается на преодоление сопротивления воды движению судна R . У одиночных судов движущая сила Fg преодолевает сопротивление воды движению корпуса судна, а у буксирных судов ( толкачей ) – суммарное движение воды движению буксируемого ( толкаемого) состава, включающего несколько несамоходных судов и буксировщик ( толкач).
Различают три основных режима движения судов : ускоренное - при Fg > R ;
установившееся - при Fg = R; замедленное - при Fg < R. В общем движении хода судов и составов преобладает установившееся движение. Поэтому все тяговые расчёты производят применительно к этому режиму движения ( при Fg = R ).
Суммарное сопротивление воды движению судна или состава разделяют на сопротивление трения, вихревое и волновое сопротивление. Зная движущую силу и сопротивление воды движению судна, можно аналитическим путём определить расчётную скорость установившегося движения судна, что является главной задачей судовых тяговых расчётов.
-
Сила тяги на гаке буксировщика и сила упора толкача.
При движении буксируемого ( толкаемого ) составов, кроме движущей силы Fg и сопротивления воды движению буксира ( толкача ) R , возникают силы сопротивления воды движению буксируемых ( толкаемых ) несамоходных судов
( R1 , R2 и т.д.), а также возникает сила тяги на гаке буксировщика Fг (сила упора толкача FТ ).
Суммарное сопротивление воды Rс движению барж, входящих в состав, определяется по формуле: Rс = kсч ( R1 + R2 + … + Rn ) ,
где kсч - коэффициент счала ( берётся из табличных данных );
R1 , R2 , … Rn - сопротивление воды движению соответственно первого, второго, … , n –го несамоходного судна.
Коэффициент счала kсч определяет качество счаливания состава и эффективность использования скорости попутного потока воды.
Сила тяги на гаке буксировщика Fг ( сила упора толкача Fт ) совершает полезную работу ( преодолевает сопротивление состава ). Эта сила Fг меньше движущей силы Fg на значение сопротивления воды R движению корпуса буксировщика (толкача ) : Fг (т) = Fg - R .
Значение движущей силы Fg с учётом сопротивления воды и суммарному сопротивлению воды движению барж Rс определяется по формуле:
Fg = R + Rс .
4. Расчётная скорость движения судов и составов на спокойной и глубокой воде.
Скорость движения грузового самоходного судна при его разной загрузке, а также скорость движения толкаемого ( буксируемого ) судна рассчитывается на основании данных о сопротивлении воды движению судна, движущей силе и силе упора толкача ( силе тяги на гаке буксировщика ).
Скорость движения одиночного судна определяется по специальной шкале, которая устанавливает зависимость скорости движения судна от величины его загрузки. Для расчёта скорости движения толкаемого ( буксируемого ) судна необходимо:
а) установить силу упора толкача ( силу тяги на гаке буксировщика ) и установить сопротивление воды движению толкаемого ( буксируемого ) состава при различных скоростях движения;
б) построить совмещённый график сил упора толкача ( тяги на гаке буксировщика ) и сопротивления воды движению состава.
Действительное сопротивление воды движению несамоходного судна зависит от его осадки и увеличивается пропорционально квадрату скорости движения этого судна.
Для упрощения графического способа определения скорости движения толкаемого судна введено понятие приведенного сопротивления воды.
Приведенным сопротивление воды r называется действительное сопротивление воды движению судна, приведенное к скорости движения, равной 1 м/с. :
r = R / v2 .
Значения приведенного сопротивления r даются в таблице. Суммарное приведенное сопротивление воды движению состав из двух и более несамоходных судов вычисляется с учётом коэффициента счала по формуле:
r c = kсч ( r1 + r2 + … + r n )
где kсч – коэффициент счала для расчётного состава;
r1, r2, … , rn - приведенное сопротивление воды движению соответственно первого, второго, … n-го несамоходного судна расчётного состава.
Приведенной силой упора Fг пр ( силой тяги на гаке ) называется действительная сила упора Fг ( сила тяги на гаке) толкача ( буксировщика ), приведенная к скорости движения 1 м/с : Fг пр = Fг / v2 .
Значения приведенной силы тяги на гаке по основным типам буксирных судов представляют в табличной форме. Скорость движения состава из любого числа барж рассчитывается следующим образом:
-
Находится из таблицы приведенное сопротивление воды движению каждой баржи.
-
Из таблицы подбирается коэффициент счала состава kсч при буксировке или толкании.
-
Вычисляется приведенное сопротивление воды движению состав r с .
-
Приравняв приведенное сопротивление воды движению состав к приведенной силе тяги на гаке расчётного буксирного самоходного судна, определяют скорость буксировки этого состава.
Скорость движения состава, движущего при помощи толкания, определяется:
v т = kт vб , где kт – коэффициент увеличения скорости. Vб - скорость буксировки. ------