Управляемость и циркуляция судна, её периоды и элементы

Управляемость судна зависит от свойств судна: корпус, рулевое устройство, движители, скорость, а также от внешних факторов ветер, течение, волнение, глубина и ширина С.Х. Особенно следует учитывать влияние скорости, которое неоднозначно. Так при движении судна гидродинамические силы и моменты (пропорциональны квадрату скорости набегающего потока) на руле и корпусе имеют постоянное соотношение, следовательно и траектория движения стабильна. Но если уменьшить скорость вращения винта, то момент руля изменится сразу из-за ослабления потока от винта, а гидродинамический момент на корпусе останется прежним, соотношение сил и моментов нарушится и траектория движения изменится.

Управляемость судна характеризуется устойчивостью на курсе и поворотливостью.

Устойчивость на курсеспособность судна сохранять направление прямолинейного движения. Различают: собственную устойчивость – свойство после прекращения внешнего воздействия, без руля, приходить в прямолинейное движение (большинство судов собственной устойчивостью не обладают), и эксплуатационную устойчивость– способность судна сохранять заданное направление движения с помощью периодических перекладок руля (в зависимости от судна, осадки и дифферента). Характеризуется количеством требуемых перекладок руля в единицу времени для удержания судна в прямолинейном движении.

Поворотливость– способность судна изменять направление движения и описывать траекторию заданной кривизны. Зависит от средств управления судном и характеристик корпуса в т.ч. осадки.

Устойчивость и поворотливость – антиподы, однако нужны оба и стремятся иметь положительными оба эти свойства судна.

Процесс поворота судна с переложенными рулями называется циркуляцией, которая характеризуется элементами и периодами.

После перекладки руля судно некоторое время движется по инерции в прежнем направлении, после преодолении сил инерции судно начинает двигаться по криволинейной траектории – циркуляции. В это время начинает действовать центробежная сила С приложенная к Ц.Т. и пропорциональная массе судна, квадрату скорости поступательного движения и обратно пропорциональна радиусу кривизны C=mv_с²/r.

Рис 10 (о)

Перераспределяется гидродинамическое давление на корпус судна, т.е. увеличивается давление на внешний борт. Т.к. вода набегает на него под углом к ДП, точка приложения этих сил сопротивления R находится в носовой части на1/4 длины судна от форштевня. Приложив к ЦТ две параллельные и противоположно направленные силе R силы R 1 и R 2, получим пару сил R и R1 с плечом b, создающие поворачивающий момент наз.позиционным Mп = Rв. С появлением угловой скорости поворота на судно действуют моменты руля и позиционный. Влияние Мп зависит от формы и размеров подводной части судна и угловой скорости поворота.

Дальнейшее движение (циркуляция) судна вызывает рост гидродинамического давления на корпус судна в кормовой части создавая реактивную силу D с плечом до ЦТ и момент поворачивающий судно в сторону противоположную повороту наз. демпфирующим, таким образом поворачивающий момент циркуляции состоит:

Моб = Мр + Мп – Мд

Циркуляция – криволинейная траектория перемещения центра тяжести судна при перекладке рулевого органа, характеризуется критерием поворотливости отношением тактического диаметра циркуляции к длине судна Dт/L И имеет периоды:

Маневренный– от перекладки руля до начала поворота судна, под действием переложенного руля.

Эволюционный– от начала поворота до изменения курса на 90 град.относительно первоначального. В этот период растет угловая скорость поворота, судно имеет дрейф в противоположную повороту сторону, скорость поступательного движения уменьшается.

Установившейся циркуляции– после изменения курса на 180 град. от первоначального, судно движется по замкнутой траектории с постоянным диаметром Dц, и постоянной поступательной угловой скоростью.

Элементы циркуляции:

Выдвиг– расстояние между положениями ЦТ в момент перекладки руля и измененного на 90 град. курса.

L1(0,6 – 1,5 Dц)

Прямое смещение- расстояние на которое смещается ЦТ при повороте от 0 до 90 град. L2 (0,25- 0,5Dц)

Обратное смещение– расстояние смещения ЦТ в сторону противоположную повороту (0,1Dц)

Полюс поворота– воображаемая точка на ДП или её продолжении вокруг которой происходит поворот в данный момент.

Угол дрейфа– угол между вектором линейной скорости Vц и ДП судна.

Диаметр установившейся циркуляции– расстояние между положением ЦТ при изменении курса на 90 и 270 град от первоначального.

Диаметр тактической циркуляции– расстояние между ДП при курсе 0 град. и курсе 180 град.(1,1 – 1,2 Dц)

Dт = L2 T/10Sp

Циркуляция зависит от характеристик и качеств судна L, B, T, рулей, скорости, количества и размещение груза, крена и дифферента, внешних факторов. Данные испытаний управляемости и циркуляции заносятся в таблицу маневренных элементов судна, вносятся в формуляр маневренных характеристик и в лоцманскую карточку.

В таблицу маневренных элементов судна включают:

1. элементы циркуляции таблично и кривые

2.Таблици и графики скорости и оборотов движителя

3.Размерения судна

4.Инерционные характеристики на различных режимах

5.Таблицу осадки судна и проседания

6.Эволюцию при тревоге «Человек за бортом»

1-4 в балласте и в грузу.

По тематике данной лекции проводится 4-х часовое практическое занятие №2.2

Лекция № 2.2 (2 часа) . ТЕМА: Влияние на управляемость судна рулевых устройств.По данной теме проводится 2-х часовая лабораторная работа №2.1