Добавил:

Polosatiy polosatiyk@gmail.com Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Национальный университет Одесская морская академия (бывш. ОНМА)

Предмет:

Управление Судном

Файл:

Конспект лекций по УС

.pdf

Скачиваний:

586

Добавлен:

10.06.2017

Размер:

1.63 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1610 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

где Rи - сопротивление при неустановившемся движении с мгновенным значением скорости, вычисленным как при установившемся движении судна;

R - дополнительное сопротивление, вызванное влиянием силы ускорения.

Если величину дополнительного сопротивления объединить с инерционной силой, то коэффициент присоединенной массы будет равным:

	11 R :	dV
k		dt	m	,	(9.20)

	m		m

где m - величина присоединенной массы воды.

m	1,5	T2 B
			(9.21)
	4	,

где T – средняя осадка судна, м;

B – ширина судна, м;

= 3,14…

Тогда масса судна с учетом коэффициента присоединенной массы воды будет равна

m m 1 k m .

(9.22)

В отечественной литературе принято считать коэффициент присоединен-

ной массы k постоянной величиной, равной 0,1, т.е. 10% от водоизмещения судна, что приближенно подходит для средне тоннажных судов. На практике у крупнотоннажных танкеров и балкеров коэффициент присоединенной массы может быть равен 0,05 и менее, а у среднетоннажных судов – 0,12 и более. Такие погрешности могут существенно исказить расчетные характеристики разгона и торможения судов.

9.7. Практический расчет пути и времени торможения при реверсе двигателя газовоза CHACONIA с полного морского хода на полный ход назад (117 – 97 об./мин)

Водоизмещение судна: 34400 т; (1+к) = 1,1; V0 = 8,54 м/с ; Vрев = 5,2 м/с

; Ro = 925064 H; P1 = 720173 H; 12684; a 2. Обороты винта на задний ход n = 1,6 об./с. Гребной винт: правого вращения.

Число лопастей: 6. Диаметр винта: 5,7 м. Шаг винта: 4,675 м.

Шаговое отношение: 0,825.

Длина между перпендикулярами: 157,3 м. Ширина: 26,5 м.

Осадка в грузу, Тср = 10,5 м.

Определим величину среднего упора гребного винта

P	R	R	P	V0 Vрев	925064 925064 720173		8,54 5,2	654372, Н .
P	R	R	P		925064 925064 720173			654372, Н .
ср	0	0	1	2Vрев			2 5,2
1				2Vрев			2 5,2
1
					Pср	Р1 720173 , Н .
				2

Определим длину тормозного пути при первом значении среднего упора гребного винта до скорости реверса

						P								2	654372
				V	2		ср1					8,54
				V	2		ср1					8,54			12684
	mx			o						1,1 34400000ln					12684	686, м.
				o
S1		ln							=								.
											2 12684				654372
	2							P					2
								P					2
			V 2		рев			ср				5,2
								ср

															12684
															12684

Определим длину тормозного пути при втором значении среднего упора гребного винта от скорости реверса до полной остановки судна

		m	x		Vрев2	1.1 34400000		342975
S				ln 1			ln 1		581, м.
	2
		2			Pср2	2 12684		720173

S S1 S2 686 581 1267 м 0,68 мили.

Определим время торможения при первом значении среднего упора гребного винта до скорости реверса



	mx				Vo			arctg	V		рев		=
t1				arctg


		Pср1				Pср1				Pср1





1,1 34400000							8,54							5,2
1,1 34400000					arctg		8,54					arctg		5,2	= 102 с = 1,7 мин.

		654372					654372							654372

12684


			12684				12684							12684

Определим время торможения при втором значении среднего упора гребного винта до полной остановки судна

t2	mx		arctg	Vрев			1,134400000			5,2	239 с 4,0мин.
						=	1,134400000		arctg	5,2
		Pср2			Pср2

							12684	720173		720173
								720173		720173

								12684		12684
								12684		12684

tt1 t2 1,7 4,0 5,7мин.

Вданном расчете упор гребного винта на задний ход вычислялся по фор-

муле

P1 k1 n12 DВ4 0,26 1025 1,6 2 5,7 4 720173, Н ,

где k1 0,4 H 0,07 0,4 0,825 0,07 0,26 - коэффициент упора винта на

DВ

задний ход в швартовном режиме; 1025 кг / м3 - плотность морской воды;

DВ

диаметр винта, м;

- шаговое отношение винта.

DВ

Коэффициент пропорциональности в формуле сопротивления движению

судна вычислялся по формуле

34400

12684 ,

157 ,3

где D – водоизмещение судна, т;

L – длина судна, м.

Коэффициент присоединенной массы вычислялся по формулам

1,5

T 2 B

1,5 3,14 1025

10,52 26,5 3526219кг

3526219

0,1;

1 k 1,1.

34400000

Вопросы для самоконтроля

1.Общие сведения об инерционно-тормозных свойствах судна.

2.Дифференциальное уравнение изменение скорости прямолинейного движения судна.

3.Присоединенная масса воды при движении по оси Х.

4.Сила сопротивления воды при движении судна.

5.Сила упора гребного винта.

6.Тормозные характеристики судна. Пассивное и активное торможение.

7.Реверсирование ДВС – ВФШ.

8.Реверсирование ТЗА – ВФШ.

9. Реверсирование ГЭД – ВФШ.

10.Реверсирование ВРШ.

11.Три периода процесса торможения.

12.Формула расчета пути судна при активном торможении.

13.Формула расчета времени при активном торможении судна.

14.Формула расчета пути судна при пассивном торможении.

15.Формула расчета времени при пассивном торможении судна. 16.Представление тормозных характеристик: графики V и S от времени,

графики ИМО, графики зависимости V(t) и S(t)/

РАЗДЕЛ 10.

АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТОРМОЖЕНИЯ СУДНА

10.1.Обоснование математической модели

Внастоящем разделе используется альтернативный подход для определения инерционно-тормозных характеристик судна. Разработанная методика более удобна для использования непосредственно на ходовом мостике при маневрировании судна.

Если судно в процессе торможения не отклоняется от первоначального курса (длина выбега равна длине тормозного пути), то закон его движения описывается дифференциальным уравнением

(1 k)m	dV	F,	(10.1)

	dt

в котором сумма тормозящих сил F состоит из сопротивления корпуса R и упора гребного винта на задний ход P , в Ньютонах; k – коэффициент присоединенной массы, V – скорость судна, м/с, m –масса судна, кг.

Весь процесс торможения разделим по скорости на несколько участков, n, n 1 и предположим, что на каждом участке работа сил сопротивления и

упора винта равна работе их средних величин Pср, Rср . Тогда правую часть уравнения (10.1) перепишем так

1 к m	dV
		Rср		Рср	(10.2)
	dt	Rср		Рср	(10.2)
	dt		n, n 1	n, n 1

В теории корабля силу сопротивления движению судна принято аппроксимировать степенной зависимостью вида

R V a ,

где µ - коэффициент пропорциональности; a - показатель степени.

Для определения среднего сопротивления на каждом участке скорости применим теорему о среднем интегрального исчисления, согласно которой

	1	Vn		V a 1	V a 1
Rср			V adV	n	n 1	,	(10.3)
Rср			V adV	a 1 Vn Vn 1		,	(10.3)
	Vn Vn 1 V			a 1 Vn Vn 1
		n 1

где

Vn – начальная скорость перед торможением; Vn 1 - скорость в конце

участка торможения.

Для наиболее распространенного случая, когда a = 2, получим

Rср		2	Vn	2	1)
	3	(Vn		Vn 1 Vn		(10.4)

Для определения		величины		коэффициента пропорциональности

можно воспользоваться одним из способов, описанных в разделе 9.

Так как масса судна за время торможения практически не меняется, то уравнение (10.2) можно представить в следующем виде

d[(1 k)mV ]	(R		P	)
		срn,n 1
dt			срn,n 1

Умножим обе части этого равенства на dt и возьмем от них интегралы. При этом слева, где интегрирование идет по скорости, пределами интеграла бу-

дут Vn и Vn 1, а справа, где интегрирование идет по времени, пределами

интегралов будут 0 и t. В результате получим, что изменение количества движения судна на данном участке торможения равно сумме импульсов действующих на него сил, т.е.

(1 k)mVn (1 k)mVn 1 Rсрn,n 1					t Pсрn,n 1	t	(10.5)
Решая уравнение (10.5) относительно t, получим
	t	(1 k)m		[Vn	Vn 1] ,
							(10.6)
		Rсрn,n 1	Рсрn,n 1				(10.6)
		Rсрn,n 1	Рсрn,n 1
где t	- время торможения в секундах.
При	Vn 1=0

t	(1 k)mVn
t	.	(10.7)
	.	(10.7)
	Rсрn,n 1 Pсрn,n 1

Для нахождения длины выбега представим замедление в уравнении (10.2) в виде

dV dS

1 dV 2

dS dt

2 dS

Тогда,

(1 k)mdV	2	(Rсрn,n 1	Рсрn,n 1 ) .
				(10.8)
2dS				(10.8)
2dS

Умножим обе части равенства (10.8) на dS и внесем (1+к)m под знак дифференциала. Получим выражение теоремы об изменении кинетической энергии в дифференциальной форме

d	[	(1 k)mV 2	] = - (Rср		Рср	)dS ,	(10.9)
				n,n 1
		2				n,n 1

откуда длина выбега на каждом участке скорости при торможении равна

S	(1 k)m		2	V	2
			[Vn			n 1	] ,	(10.10)
	2(Rсрn, n 1	Рсрn, n 1 )

где S - длина выбега в метрах.

При Vn 1 = 0 формула (10.10) упрощается

S	(1 k)mVn2
	2(Rсрn,n 1	Рсрn,n 1 ) .	(10.11)

Сделаем еще одно допущение о том, что сила упора гребного винта является линейной функцией скорости от начала торможения до скорости начала реверса, Vрев. , после которой она становится постоянной и равной значению в

швартовном режиме. При установившейся скорости переднего хода, сила сопротивления будет равна силе упора гребного винта, исправленного коэффициентом попутного потока, т.е.

Ro (1 )Po ,

(10.12)

где - коэффициент попутного потока.

С учетом сказанного, получим выражения для определения среднего упора гребного винта на заданных участках скорости

P R (R P )				Vср	, где Vср	Vn	Vn 1
								.	(10.13)
ср	0	o	1	Vрев			2

Когда	Vср Vрев , то			Рср Р1 , т.е. упору гребного винта на задний

ход в швартовном режиме.

Сила упора гребного винта на задний ход в швартовном режиме определяется по известной из теории корабля формуле:

	P	K n2D4		,	(10.14)
	1		1 1 в
где 1025 кг / м3	-		массовая плотность морской воды;

K1 - коэффициент упора гребного винта на задний ход в швартовном режиме;

n1 - частота вращения гребного винта на задний ход, об/с; Dв - диаметр гребного винта, м.

При отсутствии сведений о коэффициенте упора гребного винта на задний ход, его величину можно определить по формуле

			0,4	H	0,07 ,	(10.15)


		K1		Dв
				Dв
где	H	– шаговое отношение гребного винта.
где		– шаговое отношение гребного винта.
	Dв

Пример. По приведенной в настоящем разделе методике, определим тормозные характеристики газовоза «CHACONIA» для двух участков скорости: от начальной скорости и до скорости реверса; от скорости реверса и до полной остановки судна. Все исходные данные полностью соответствуют данным, приведенным в разделе 9.

Порядок расчета.

1.Определить величину присоединенной массы.

2.Определить массу судна с учетом присоединенной массы.

3.Определить коэффициент .

4.Определить коэффициент упора гребного винта, К1.

5.Определить силу упора гребного винта на задний ход в швартовном режиме.

6.Определить средний упор гребного винта, Рср для заданных участков скорости с учетом того, что, когда Vср станет равным Vрев, то Рср станет равным Р1 .

(1 k )m

[Vn V

n 1] =

2(Rсрn, n 1

Рср

)

n, n 1

1.1 34400000

8,54 2 5,22 = 686 м.

2 610437 654372

(1 k )mVn2

1,1 34400000 5,22

613м .

2(Rсрn,n 1 Рсрn,n 1)

2 114325 720173

S S1 S2

686 613 1299 м 0,70 мили.

(1 k )m

]

1,1 34400000

8,54 5,2 100с 1,7 мин.

n 1

610437 654372

Rсрn,n 1 Рсрn,n 1

(1 k )mVn

1,1 34400000 5,2

236с 3,9мин.

Rсрn,n 1 Pсрn,n 1

114325 720173

t t1 t2 1,7 3,9 5,6мин.

Расхождения в результатах расчетов по этим двум методикам практически отсутствуют. Однако производить расчет тормозных характеристик судна по альтернативной методике значительно проще.

10.2.Влияния попутного и встречного течения на длину тормозного пути судна

На длину выбега судна при торможении может оказать значительное воздействие попутное и встречное течение.

Длину выбега на течении относительно грунта Sгр будем вычислять поэтапно и затем алгебраически суммировать.

При попутном течении на первом этапе вычислим длину выбега S и

время торможения t1 от начальной скорости до полной остановки судна относительно воды, как показано в п. 10.1. На втором этапе вычислим путь и время разгона судна на задний ход до скорости течения, равной VТ , или до остановки судна относительно грунта. Уравнение движения в этом случае примет следующий вид

(1 k)m	dVT	(1 )P R	(10.16)

	dt	1 ср

где = 0,40 - коэффициент засасывания для одновинтового судна. Откуда,

t	(1 k)mVT	(10.17)
t	(1 )P1 Rср


и

S	(1 k)mV		2
		T			,	(10.18)
	2[(1 )P R ]				,	(10.18)
		l		ср
где
		V 2
	Rср	T				(10.19)
	Rср	3				(10.19)
		3

Вычисление ведется по формулам (10.17; 10.18; 10.19).

100

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1610 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке Литература

#
10.06.201713.19 Mб3075Замоткин А.П. - Морская практика для матроса (2-е издание, 1993).pdf
#
10.06.20171.63 Mб586Конспект лекций по УС.pdf
#
10.06.2017104.3 Mб258Снопков В.И. - Управление судном (2004).pdf