Крымский филиал ФГБОУ ВПО «ГМУ им. адм. Ф.Ф. Ушакова»		Стр. ___ из ___
	УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ «Маневрирование и управление судном»	Индекс: (Файл)	MCD 7.3-(26-xx)-180403-С3Б12-2013
		Версия:	1

Методические указания

по выполнению лабораторных работ

по дисциплине:

«Маневрирование и управление судном»

Новороссийск

2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ПЛАВАНИЯ СУДНА В ШТОРМ 45

РАСЧЕТ ШВАРТОВКИ СУДНА К ПРИЧАЛУ ЛАГОМ С ОТДАННЫМ ЯКОРЕМ 59

СНЯТИЕ СУДНА С МЕЛИ 74

Номера вариантов 80

D 80

РАСЧЕТ РУЛЕВОЙ СИЛЫ И ЭЛЕМЕНТОВ ЦИРКУЛЯЦИИ СУДНА

При отклонении руля от диаметральной плоскости возникает сила, вызванная набеганием потока воды на руль, которую можно разложить по составляющим: продольной, увеличивающей сопротивление движению судна и поперечной, вызывающей уход судна на циркуляцию. Эта составляющая носит название рулевой силы.

Целью занятия является расчет рулевой силы и элементов циркуляции для конкретного типа судна, для водоизмещения в грузу и в балласте.

Для решения задач подобного типа необходимо знать:

• гидродинамическое воздействие воды на руль, движущийся в потоке;

• изменение сил при набегании потока на него под определенным углом;

• влияние относительного удлинения руля;

• зависимость изменения сил при увеличении скорости судна.

Уметь рассчитывать упор винта судна на швартовах.

Расчет элементов циркуляции

Элементы циркуляции включают в себя: диаметр тактический и установившейся циркуляции, угол дрейфа на циркуляции (его зависимость по длине судна), выдвиг по первоначальному курсу, прямое и обратное смещение, ширину полосы движения, период циркуляции по времени и угловую скорость судна.

1. Расчет рулевой силы (полезной составляющей гидродинамического давления воды на руль)

Рулевая сила переложенного руля определяется по формуле:

(1.1)

где α – угол перекладки руля (для расчетов принимать 35˚ в радианах)

С_р– коэффициент руля, определяемый по выражению:

(1.2)

где – относительное удлинение пера руля, находим по формулам:

или ,

где F_p– площадь пера руля, м²;

h_p– высота руля, м;

l_p– длина руля, м;

 – массовая плотность воды, 0,104 тс/м⁴.

Скорость набегания потока воды на руль V_pзависит от скорости судна, скорости попутного потока и скорости винтовой струи. Она может быть определена по выражению:

,

где V₀– скорость судна, м/с;

V_пп– скорость попутного потока, м/с;

V_– скорость винтовой струи (аксиальная составляющая винтовой струи), м/с.

Противодействие попутного потока скоростному напору воды на руль учитывается через коэффициент попутного потока – . Его величину можно найти по формуле:

(расчетная) или (1.3)

где – коэффициент общей полноты судна.

Тогда скорость набегания воды на руль найдем по формуле:

(1.3.1)

Значение скорости V_определяется по формуле:

(1.4)

где – коэффициент нагрузки винта по упору Р_е, определяемый по выражению:

(1.5)

где D_B– диаметр винта, м;

– скорость набегания воды на руль с учетом попутного потока, м/с;

Р_е– упор винта на швартовах, определяемый по формуле:

(1.6)

Приблизительно величину упора можно определить по формуле Регистра:

(тс),

где N_i– индикаторная мощность двигателя, л.с.;

N_э– эффективная мощность, определяемая по формуле:

,

где Н – шаг винта в метрах;

n– частота вращения винта, об/мин;

Порядок расчета рулевой силы заключается в следующем:

• находим по формуле (1.2) величину С_р, предварительно рассчитав(исходные данные приведены в табл.1);

• находим величину коэффициента попутного потока ψ по формуле (1.3) и затем величину V₀(1 – ψ);

• рассчитываем по формуле (1.5) коэффициент σ, предварительно для этого вычислив Р_епо формуле (1.6);

• находим по формуле (1.4) значение V_;

• рассчитаем скорость набегания воды на руль V_р(по формуле 1.3.1);

• вычислим искомую рулевую силу Р по формуле (1.1);

Варианты заданий для расчета рулевой силы судов, различных типов представлены в таблице 1.

Таблица 1

Задание для расчета рулевой силы

Наименование судна	Мощ-ность Ni, л.с.	Ско-рость V0, узлы	Dв, м	Коэф. общей полно-ты, 	Fp, м2	hp, м	n об/ мин.	Н, м
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1. «Б. Бутома» ОБО	23200	14,5	7,0	0,83	64,2	9,6	125	4,3
2. Танкер № 1	12000	17,1	5,3	0,755	25,3	8,8	115	4,2
3. Танкер № 2	30000	15,6	7,5	0,83	81,6	12,2	85	7,5
4 Танкер № 3	1050	11,5	1,8	0,68	5,1	3,2	115	1,3
5. «Туполев»	4000	17,0	4,2	0,69	11,1	3,9	120	3,8
6. «Худ. Моор»	10500	15,0	5,3	0,78	24,6	7,0	140	5,0
7. «Атлантик»	2630	13,0	3,12	0,59	8,0	3,5	175	3,05
8. «Каверзнев»	5800	14,3	4,5	0,69	18,3	4,9	170	4,08

1	2	3	4	5	6	7	8	9
9. Танкер № 4	18000	17,5	6,2	0,79	30,2	7,3	100	4,8
10 .Сухогруз № 1	5600	15,0	4,4	0,69	15,0	4,1	150	3,7
11. Сухогруз № 2	8150	16,0	5,2	0,69	20,5	5,2	130	4,8
12. Сухогруз № 3	6700	16,7	4,3	0,62	19,0	5,0	135	3,8
13. Танкер № 4	32000	15,5	8,3	0,87	65,7	10,0	105	5,0
14. Контейнеровоз	40000	21,2	9,0	0,80	50,2	11,3	185	5,2
15. Судно Ро-Ро	15000	13,0	6,3	0,84	30,5	8,2	95	4,9