3.2. Расчет пути и времени свободного выбега судна

Процесс торможения главных двигателей судна при торможении и последующем развитии оборотов заднего хода упрощенно можно разбить на два периода. В течение каждого периода режим работы движителей приближенно можно считать постоянным, а коэффициент засасывания равным нулю.

1 период - от подачи команды с мостика до остановки гребных вин­тов и развития полного реверсивного момента двигателей. Продолжитель­ность этого периода, указанная в задании на курсовой проект, зависит от типа энергетической установки, наличия дистанционного автоматического управления и пр.

2 период - период торможения - наступает тогда, когда гребные винты начинают вращаться в направлении обратного хода, и заканчивается в момент остановки судна.

• подсчитывается значение коэффициента C

m= = =2373 т. ‒ масса судна;

К_Н ‒ коэффициент присоединенной массы воды, который приближенно можно принять равным 0,05.

C_H= = = 0,209 1/м ‒ коэффициент пропорциональности, связывающий скорость судна и частоту вращения гребного винта;

C= ∙ { ‒ z_P∙K_KT∙ ∙[(1-W₀)² + C_H² ∙ D_B ∙P_P]}=

= ∙ { ‒ 2∙(-0,5)∙ ∙[(1-0,15)² + 0,209 ² ∙ 1,7 ∙1,768]}=0,0010861

• рассчитываю время свободного выбега t_ВЫБ

Если судно совершает свободный выбег, т.е. без реверсирования гребных винтов, то время свободного выбега исчисляется от подачи команды «стоп» до того момента, когда судно будет иметь скорость хода, равную 5% от первоначальной. Это время (в секундах) определяется по формуле:

t_ВЫБ = ∙ ( ‒ )= ∙ ( ‒ )=3215,3 c

•рассчитываю путь свободного выбега

S_ВЫБ = ∙ ln(1+C∙v₁∙ t_ВЫБ)= ∙ ln(1+0,0010861∙5,44∙3215,3)=2758 м

3.3. Определение пути и времени торможения судна

При экстренном торможении судна основным является второй пери­од реверса, наступающий в тот момент, когда гребные винты начинают вращаться в направлении заднего хода. Коэффициент упора движителей на этом режиме остается практически постоянным и равным значению Z_Р∙К_К2 на швартовых при работе гребных винтов на задний ход, а коэф­фициент засасывания приближенно равен нулю.

• определяется скорость судна v_1K в конце первого периода реверса:

v_1K = = 5,44 / 1 + 0,0010861∙5,44∙14= 5,02 м/с

• определяю путь S₁, проходимый судном в течении первого периода реверса:

S₁= ∙ ln(1+C∙v₁∙ t₁)= ∙ ln(1+0,0010861∙5,44∙14)=73,17 м

• находится суммарный полезный упор движительного комплекса на швартовых заднего хода:

поскольку часто­та вращения гребных винтов при этом зависит от величины момента Q ≈ 0,85∙Q₀, подводимого к гребному винту, то и суммарный полезный упор на этом режиме

Z_P∙T_E2= = =73,91 кН

где

Q₀= = =12,3 ‒номинальный момент на гребном валу,определяемый при номинальной мощности двигателя Р_so и частоте вращения n₀;

η_B ‒ КПД валопровода (η_B=0,97);

К_к2 и К_Q2 ‒ модифицированные коэффициенты упора и момента движительного комплекса на швартовых испытаниях заднего хода (К_К2=-0,5; К_Q2=-0,08 ‒ для комплекса гребной винт – направляющая насадка)

• следует рассчитать время t₂ и путь торможения S₂ на протяжении второго периода реверса;

При постоянном упоре движителей Z_P∙T_E2 интегрирование дифференциального уравнения движения судна позволяет получить следующие выражения для времени и пути, проходимого судном во второй период реверса:

t₂=1/b ∙ arctg(0,75)=1/0,00486 ∙0,6435=132,4 с

S₂ = (v_1K/a∙b)∙ln =(5,02/0,75∙0,00486)∙ln =307,31 м

где a=(v_1K/ v₁)∙ = (5,02/5,44)∙ =0,75

b= = =0,00486 1/с

• суммированием времени и пути, проходимого судном в течении первого и второго периодов реверса, определяется полное время t_T и путь торможения S_T судна при экстренном реверсировании гребных винтов.

t_T = t₁ + t₂ = 14 + 132,4 = 146,4 c = 2 мин 44 сек

S_T = S₁ + S₂ = 73,17 + 307,31 = 380,48 м

В соответствии с требованиями части 15 Правил Российского Речного Регистра способность судна к экстренному торможению считается удовлетворяющей требованиям, если путь торможения S_T не превосходит допускаемого значения S , определяемого по формуле:

S = 30,7∙ + 1,28∙L= 30,7∙ +1,28∙92=560 м

Путь торможения судна удовлетворяет требованиям части 15 Правил РРР, так как S>S_T