Экспериментально-расчетный метод определения коэффициента сопротивления и силы упора винта.

Точность определения элементов торможения существенно повышается, если воспользоваться экспериментально-расчетным методом для определения коэффициента сопротивления k и силы упора винта. Этот метод требует выполнения двух натурных экспериментов – пассивного и активного торможения, ‑ по результатам которых определяется, соответственно значения k и P_max. Эксперименты производятся при произвольной осадке судна.

Эксперимент пассивного торможения выполняется с полного или полного маневренного переднего хода. По машинному телеграфу подается команда «стоп машина». После выполнения команды замечают по лагу начальную скорость судна V_н и V одновременно пускают секундомер. Судно удерживается на постоянном курсе с помощью руля.

После снижения скорости до какого-то, произвольно выбранного значения (снижение должно быть значительным, например, вдвое) снова замечают скорость и останавливают секундомер.

Таким образом, из эксперимента находят значение времени t, в течение которого скорость судна в режиме пассивного торможения снизятся от начального значения V_н до V.

Полученные значения позволяют на основании формул для расчета пути и времени активного торможения:

(1.83)

(1.84)

рассчитать коэффициент k:

(1.85)

Проще всего эта задача решается по УД. Для этого сначала рассчитывается вспомогательное произведение V_нt и относительную скорость V/V_н и по ним, с учетом, что при пассивном торможении а=0, с нижней части диаграммы снимаем экспериментальное значение параметра (D/k)_э, после чего получают коэффициент k, по формуле:

(1.86)

Отметим, что значения (D/k)_э и k, соответствуют осадке, при которой выполнялся эксперимент.

Эксперимент активного торможения выполняется с полного маневренного или среднего переднего хода. По машинному телеграфу подается команда «полный назад». В момент реверсирования двигателя (стрелка тахометра проходит 0) замечают начальную скорость активного торможения V_н и пускают секундомер. Руль ставят в положение «прямо». Замечают и записывают число оборотов винта, развиваемое двигателем на заднем ходу n_з.х. В момент остановки судна относительно воды останавливают секундомер.

На эксперименте активного торможения получают значение времени t, в течение которого в режиме активного торможения при данной частоте вращения винта n_з.х., тормозиться от начальной скорости V_н до полной остановки. Затем по вспомогательному произведению V_нt и параметру (D/k)_э, полученному из первого эксперимента, а также с учетом относительной скорости V/V_н=0 получают с нижней части Уд экспериментальное значение коэффициента активного торможения а_э, после чего рассчитывают экспериментальное значение для силы упора по формуле:

, (1.87)

где V_н – начальная скорость активного периода, узлы.

Полученное значение соответствует той осадке и тем оборотам винта, при которых выполнялся эксперимент.

Пересчет коэффициента k_э и сила упора для любых заданных условий выполняется по переходным коэффициентам, которые рассчитываются следующим образом.

По расчетным формулам находят значение коэффициента сопротивления для той осадки, при которой выполнялся эксперимент, а затем определяют коэффициент перехода γ_к по формуле:

(1.88)

Теперь можно получать экспериментально-расчетные значения коэффициента сопротивления для любой заданной осадки по формуле:

(1.89)

Для перерасчета силы упора сначала определяют расчетную силу упора винта так, как это было изложено ранее. Сила определяется для того же числа оборотов n_з.х., какое было при эксперименте. А затем определяют коэффициент перехода γ_р по формуле:

(1.90)

После этого можно получить экспериментально-расчетное значение силы упора для любого числа оборотов и любой осадки судна по формуле:

(19.14)

По полученным значениям k_эр и рассчитывают для заданных условий параметр D/k и коэффициент активного торможения а, позволяющие определить по УД элементы торможения для любых начальных условий.

Как показывает анализ точности экспериментально-расчетного метода, тормозной путь второго периода определяется со стандартной ошибкой , а в третьем периоде . Стандартная ошибка экспериментально-расчетного значения полного тормозного пути полученная по формуле (19.7) находится в пределах М_отн≈4,7‑4,9%.