Располагаемая полезная тяга гребного винта и тяговое усилие на гаке

Чтобы построить зависимость изменения тягового усилил F (полезная тяга на гаке) от скорости буксировка для транспортного судна-буксировщика, необходимо знать закон изменения располагаемой полезной тяги гребного винта P_е^Р от скорости движения судна, а также характеристику изменения сопротивления движению корпуса судна в зависимости от скорости R=f(v).

При этом под термином«располагаемая полезная тяга гребного винта P_е^Р подразумевается предельная величина полезной тяги Р_е, достижимая для данного гребного винта и ГД, работающего без перегрузки по ограничительной характеристике при M_ен=const, для соответствующей скорости движения судна. Т.е. располагаемая полезная тяга гребного винта P_е^Р — это максимально возможное значение полезной тяги гребного винта Р_е для различных скоростей движения судна при условии работы двигателя с максимальной эффективной мощностью N_e без перегрузки.

Определив характеристику изменения P_е^Р = f(υ) и зная закон изменения сопротивления корпуса судна-буксировщика R=f(v), можно вычислить величину полезного тягового усилия судна-буксировщика при различных скоростях движения как разность между располагаемой полезной тягой и сопротивлением корпуса судна (рис. 4.3):

F = P_е^Р — R (4.1)

Рис. 4.3. Определение полезной тяги на гаке:

P_е^Р — располагаемая полезная тяга гребного винта;

R — сопротивление корпуса судна-буксировщика;

F — полезная тяга на гаке буксировщика

Конечные точки кривой F=f(v) соответствуют условиям:

■ работа судна на швартовах, когда скорость движения равна нулю и соответственно, сопротивление корпуса также равно нулю; эта точка характеризует максимальную величину тяги на гаке, равную F_mах = P_eш (индекс «ш» относится к режиму на швартовах);

■ когда P_е^Р = R, т.е. располагаемая полезная тяга используется только для преодоления сопротивления корпуса судна-буксировщика R (для буксирных судов для этого режима — работа буксира без воза — применятся термин «легкачем»).

При этом достигается максимальная скорость хода буксира при тяге на гаке, равной нулю — F=0 (на рис. 4.3 — это точка 1).

Изменение величины сопротивления корпуса транспортах судов /?, как известно, приближенно подчиняется закону квадратичной параболы в зависимости от скорости движения судна R = аυ², где а — постоянная для данной характеристики корпуса судна.

На паспортной диаграмме судна (ходовой характеристике) обычно наносятся графики изменения сопротивления R в зависимости от скорости и для различных условий работы судна в режимах гидродинамически легких гребных винтов, согласованных (расчетных) и тяжелых.

На паспортной ходовой диаграмме судна может быть также показано изменение располагаемой полезной тяги P_е^Р в зависимости от скорости движения судна, полученное графическим путем, совмещая точки ограничительной характеристики режимов работы главного двигателя при различных скоростях и частотах вращения вала с таковыми на графике изменения полезной тяги Р_е. На рис. 4.4 показано перенесение точек I и 2 с ограничительной характеристики ГД на соответствующие частоты вращения гребного винта графика изменения полезной тяги.

На рис. 4.4 изображены: I — располагаемая полезная тяга P_е^Р; II — полезная тяга при расчетной винтовой характеристике главного двигателя; III — ограничительная характеристика ГД; IV — расчетная винтовая характеристика ГД. В таком случае построение графика тяговой характеристики F=f(v) осуществляется расчетом согласно выражению F = P_е^Р — R [12].Т.к. ограничительная характеристика режимов работы ГД при постоянном номинальном крутящем моменте представляет линейную зависимость эффективной мощности N_е от скорости движения судна υ, то и располагаемая полезная тяга P_е^Р подчиняется этому закону, что, в частности, показывает графическое решение определения P_е^Р, изложенное выше и показанное на рис. 4.3.

Рис. 4.4. Графическое определение

располагаемой полезной тяги гребного винта