Cirkulační průměr nádoby je obvykle . Kvantitativní odhady cirkulace cév

25.10.2021

METODICKÉ POKYNY

za absolvování kurzu v oboru „Řízení lodí“

Předmět: « Výpočet cirkulačních prvků a setrvačných charakteristik nádoby »

V souladu s rezolucí IMO A.160 (ES.IV) a odstavcem 10 pravidla II/I Mezinárodní úmluvy o normách výcviku, kvalifikace a strážní služby námořníků z roku 1978 musí být na každé lodi poskytnuty informace o vlastnostech manévrování.

Dokončení kurzové práce v disciplíně „Řízení lodí“ umožňuje hlubší studium otázek souvisejících s určováním manévrovatelných prvků plavidla.

Úloha RC zahrnuje výpočty cirkulačních prvků a inerciálních vlastností plavidla a také sestavení standardní tabulky manévrovacích prvků na základě získaných výsledků.

Výukovou práci realizují kadeti 5. ročníku plavební fakulty v 10. semestru po prostudování oddílu 3 (téma 13–17) standardního programu oboru „Řízení lodí“.

Kurz obsahuje následující témata:

1. Stanovení cirkulačních prvků nádoby výpočtem.

2. Výpočet inerciálních charakteristik plavidla, včetně pasivního brzdění, aktivního brzdění a zrychlení plavidla v různých režimech pohybu.

3. Výpočet nárůstu ponoru plavidla při plavbě v mělké vodě a v kanálech.

4. Vypracování tabulky ovladatelných prvků plavidla na základě výsledků výpočtu (výpočet a grafická část práce).

Kurz je připraven v souladu se stávajícími požadavky.

Rozměry fyzikálních veličin v použitých vzorcích musí odpovídat rozměrům uvedeným v části „Konvence“, pokud není v textu MU uvedeno jinak.

Po kontrole seminární práce vyučujícím ji student obhajuje na katedře ve stanovený čas.

2. Úmluvy

Δ – objemový výtlak, m 3

D – hmotnostní výtlak plavidla,t

L – délka nádoby mezi kolmicemi, m

B – šířka plavidla, m

d – průvan, m

V 0 – plná rychlost, m/s

V n – počáteční rychlost pro konkrétní manévr, m/s

Od - Všeobecnéúplnost

C m - úplnost středního rámu

C d – Úroveň úplnosti DP

S y - sadou vztlakové síly listu kormidla

η – koeficient pohonu

λ 11 – součinitel přidané hmotnosti

α – úhel natočení nádoby, stupně

β – úhel driftu cévy v oběhu, stupně

δ р – úhel kormidla, stupně

θ – úhel natočení, stupně

ψ – úhel trimu, stupně

l р – délka listu kormidla, m

h r – výška listu kormidla, m

λ р – relativní prodloužení listu kormidla

A r – plocha listu kormidla, m 2

A d – plocha ponořené části DP plavidla, m2

A m – plocha ponořené části středového rámu, m 2

D in – průměr vrtule, m

H in – stoupání vrtule, m

n 0 – rychlost otáčení vrtule, 1/s

N i – udávaný výkon hlavního motoru, hp.

N e – efektivní výkon, hp.

M w – moment na vyvazovacích šňůrách

Рзх – šroubový doraz na vyvazovacích lanech obráceně, tf

T 1 – čas prvního období, s

T 2 – čas druhé periody, s

T r – reakční doba plavidla na posun kormidla, s

Tc – doba oběhu, s

D 0 – průměr ustáleného oběhu, m

Dt – taktický oběhový průměr, m

D k – cirkulační průměr záďového konce nádoby, m

l 1 – prodloužení, m

l 2 – posuv vpřed, m

ΔS – šířka oběhového pruhu, m

S 0 – inerciální konstanta, m

S t – brzdná dráha při aktivním brzdění, m

t t – doba aktivního brzdění, s

S p – brzdná dráha při pasivním brzdění, m

t p – doba pasivního brzdění, s

S р – vzdálenost zrychlení plavidla, m

t r – doba zrychlení plavidla, min

g – zrychlení volný pád, m/s 2

3. Zadání pro sekci „Stanovení prvků oběhu nádoby“

Všechny cirkulační prvky jsou určeny pro dva výtlaky plavidla (naloženého a zátěžového) z plné dopředné rychlosti s polohou kormidla „na palubě“ (35°) a „napůl na palubě“ (15°).

Výsledky výpočtu jsou shrnuty v tabulce a je z nich sestrojena cirkulační křivka pro dvě posunutí a dvě posunutí kormidla.

3.1 Metodika výpočtu cirkulačních prvků

Průměr ustáleného oběhu, s určitými předpoklady, je vypočítán pomocí empirického Shenherrova vzorce.

kde K1 je empirický koeficient závislý na poměru;

Tabulka hodnot koeficientů K 1

	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,10	0,11	0,12	0,13	0,14	0,15
K 1	1,41	1,10	0,85	0,67	0,55	0,46	0,40	0,37	0,36	0,35	0,34

Plocha listu kormidla je určena vzorcem:

kde A je empirický koeficient určený vzorcem:

Koeficient zdvihu kormidla C y lze zjistit pomocí vzorce:

(vypočteno k přijetí).

Taktický průměr oběhu lze určit pomocí vzorců:

- v nákladu: ;

- v zátěži: ,

kde Dt je taktický průměr oběhu, když je kormidlo posunuto „na palubě“.

Závislost průměru taktického oběhu na úhlu kormidla je vyjádřena vzorcem:

Prodloužení a přímé posunutí se počítají pomocí vzorců:

kde K 2 je empirický koeficient určený vzorcem:

kde je relativní plocha listu kormidla, vyjádřená jako procento plochy ponořené části DP:

Úhel sklonu je určen vzorcem:

Cirkulační průměr záďového konce nádoby lze určit podle vzorce:

Dopředná rychlost v ustáleném oběhu je určena přibližnými vzorci:

při řazení volantu „na palubě“;

při řazení volantem "polopenze"

Období ustáleného oběhu je určeno vzorcem:

Šířka jízdního pruhu plavidla v oběhu je určena vzorcem:

3.2 Metodika konstrukce oběhu plavidla

Křivku evoluční periody oběhu lze sestrojit z oblouků kružnic o proměnných poloměrech. Poté, co se nádoba otočí o úhel 180°, je poloměr oběhu považován za konstantní.

Poloměr oběhu se neustále zmenšuje nejvyšší hodnotu na začátku otočky na hodnotu otočky poloměru nastoleného oběhu.

Relativní hodnoty poloměrů nestabilní cirkulace v závislosti na úhlu natočení plavidla a úhlu kormidla jsou uvedeny v tabulce:

Tabulka hodnot R n / R c

kde R n – poloměr nestabilní cirkulace;

R 0 – poloměr ustálené cirkulace.

Postup při konstrukci oběhu:

1. Nakreslíme čáru počátečního kursu a vyneseme na ni ve zvoleném měřítku úsek dráhy plavidla, který prošel během manévru:

2. Vypočítejte průměrný poloměr otáčení plavidla pod úhlem 10° podle údajů v tabulce. K tomu například vybereme z tabulky poměr poloměrů R n /R c při úhlech natočení 5° a 10° při p = 35. Tyto hodnoty se budou rovnat 4,4 a 3,2.

Poté vypočítáme průměrné poloměry otáčení plavidla v intervalech od 10° do 30° atd.

3. Sestrojíme (přibližně) cirkulační křivku nádoby z řady kruhových oblouků různých poloměrů až do úhlu natočení 180°.

4. Po sestrojení cirkulační křivky v evolučním období dokončíme konstrukci popisem kružnice o poloměru ustálené cirkulace do úhlu natočení 360° (obr. 1).

Rýže. 1. Schéma konstrukce oběhu nádoby

4. Zadání pro oddíl „Stanovení inerciálních charakteristik plavidla“

Pro manévry PPH-PZH, SPH-PZH, MPH-PZH, PPH-STOP, SPH-STOP, MPH-STOP, zrychlení z polohy STOP-PPH je nutné vypočítat inerciální charakteristiky.

Uvedené charakteristiky jsou prezentovány ve formě grafů pro výtlak plavidla v nákladu a v zátěži. Výsledky výpočtu jsou shrnuty v tabulce:

náklad			zátěž
PPH	SPH	MPH	PPH	SPH	MPH
A m, m 2	xxx	xxx	xxx	xxx
R 0, t	xxx	xxx	xxx	xxx
S 1, m
V 2, m/s
M 1, t	xxx	xxx	xxx	xxx
S 2, m
M w	xxx	xxx	xxx	xxx	xxx
R zx, t	xxx	xxx	xxx	xxx	xxx
S 3, m
T 3, s
S t, s
t t, s
T avg, s
S St, m
S	xxx	xxx	xxx	xxx
T r, min.	xxx	xxx	xxx	xxx
S r, kb.	xxx	xxx	xxx	xxx

4.1 Metodika stanovení setrvačných charakteristik plavidla

4.1.1 Aktivní brzdění

Aktivní brzdění se počítá ve třech periodách.

Výpočet se provádí, dokud se nádoba úplně nezastaví (Vc = 0).

Přijímáme , .

Odolnost vody vůči pohybu plavidla při plné rychlosti určíme pomocí Rabinovichova vzorce:

Kde .

Inerciální konstanta:

kde m 1 je hmotnost plavidla s přihlédnutím k přidané hmotnosti:

Zpětný šroubový doraz:

Kde ;

Ne = η ∙ Ni;

η lze určit podle Emersonova vzorce:

Cesta v prvním období:

S 1 = V n ∙ T 1

Rychlost plavidla na konci druhé třetiny:

Cesta, kterou loď prošla ve druhém období:

Cesta, kterou loď prošla ve třetím období:

Třetí třetina:

Obecná vzdálenost a doba brzdění:

St = Si + S2 + S3

tt = ti + t2 + t3

4.1.2 Pasivní brzdění

Výpočet se provádí až do rychlosti V k = 0,2 ∙ V 0 .

Určete dobu pasivního brzdění:

4.2 Zrychlení lodi

Plavidlo se počítá do rychlosti V к = 0,9 ∙ V 0

Dráhu a čas zrychlení určíme pomocí empirického vzorce:

Sr = 1,66 ∙ C

kde C je koeficient setrvačnosti určený výrazem:

kde V k, uzly;

5. Výpočet doplňkových údajů pro tabulku ovladatelných prvků

5.1 Zvýšení ponoru plavidla v mělkých vodách

Velikost nárůstu ponoru plavidla v mělké vodě lze vypočítat pomocí vzorců Ústavu hydrologie a mechaniky tekutin Ukrajiny (vzorec G.I. Suchomela), upravených A.P. Kovalev:

kde je poměr hloubky moře k průměrnému ponoru;

k je koeficient závislý na poměru délky k šířce nádoby.

Tabulka pro definice k:

Výsledky výpočtu jsou prezentovány ve formě grafu závislosti dk = f(V) s poměrem h/d = 1,4 a Ak /Am = 4; 6; 8.

5.2 Zvýšení ponoru lodi v důsledku náklonu

Nárůst ponoru při různých úhlech paty se vypočítá podle vzorce:

Výsledky výpočtů jsou uvedeny v tabulkové formě pro úhly náklonu do 10º.

5.3 Stanovení hloubkové rezervy pro větrné vlny

Rezerva hloubky vlny je stanovena v souladu s dodatkem 3 RSS-89 pro výšku vln do 4 metrů a je uvedena v tabulkové formě.

5.4 Manévr muže přes palubu

Jedním z typů manévru plavidla „Muž přes palubu“ je obrat s přístupem na protikurz. Provedení tohoto manévru závisí na volbě úhlu odchylky plavidla od počátečního kurzu (α). Velikost úhlu α je určena vzorcem:

kde T p je čas pro posun kormidla ze strany na stranu (T p = 30 sec);

V av – průměrná rychlost o oběhu, určený z výrazu:

Schéma manévru je konstruováno s použitím údajů o oběhu vypočítaných v části 3.

Literatura

1. Voitkunsky Ya.I. a další.Příručka o teorii lodi. – L.: Stavba lodí, 1983.

2. Demin S.I. Přibližné analytické stanovení prvků oběhu nádoby. – CBNTI MMF, expresní informace, řada „Navigation and Communications“, sv. 7 (162), 1983, str. 14–18.

3. Znamerovsky V.P. Teoretický základ ovládání lodi. – L.: Nakladatelství LVIMU, 1974.

4. Karapuzov A.I. Výsledky testů v plném rozsahu a výpočtu ovladatelných prvků plavidla typu Prometheus. So. Bezpečnost plavby a rybolovu, sv. 79. – L.: Doprava, 1987.

5. Mastushkin Yu.M. Ovladatelnost rybářských plavidel. – M.: Lehký a potravinářský průmysl, 1981.

7. Captain's Handbook (pod generální redakcí Khabur B.P.). – M.: Doprava, 1973.

8. Lodní zařízení (pod generální redakcí Aleksandrov M.N.): Učebnice. – L.: Stavba lodí, 1988.

9. Tsurban A.I. Určení ovladatelných prvků plavidla. – M.: Doprava, 1977.

10. Řízení lodi a její technický provoz (pod generální redakcí A.I. Shchetinina). – M.: Doprava, 1982.

11. Řízení lodí a konvojů (Solarev N.F. a další). – M.: Doprava, 1983.

12. Řízení velkokapacitních plavidel (Udalov V.I., Massanyuk I.F., Matevosyan V.G., Olshamovsky S.B.). – M.: Doprava, 1986.

13.Kovalev A.P. K problematice „poklesu“ plavidla v mělké vodě a v kanálu. Expresní informace, řada „Bezpečnost plavby“, vydání 5, 1934. – M.: Mortekhinformreklama.

14. Gire I.V. a další Testování způsobilosti lodí k plavbě. – L.: Stavba lodí, 1977.

15. Olshamovsky S.B., Mironov A.V., Marichev I.V. Zlepšení manévrování velkokapacitních plavidel. Expresní informace, řada „Navigační komunikace a bezpečnost navigace“, sv. 11 (240). – M.: Mortekhinformreklama, 1990.

16. Experimentální a teoretické stanovení ovladatelných prvků plavidel NMP pro sestavení formulářů charakteristik manévrů. Výzkumná zpráva o MDT. 629.12.072/076. – Novorossijsk, 1989.

Změnu zatížení motoru při akceleraci lodi lze znázornit na Obr. 2.19. V instalaci s přímým převodem na vrtuli s pevným stoupáním se při absenci vypínacích spojek během spouštění motoru vrtule současně začíná otáčet. V první chvíli se rychlost lodi blíží nule, takže zatížení naftového motoru se bude lišit podle charakteristika kotvícího šroubu dokud se neprotne s regulační charakteristikou motoru (část 1-2), odpovídající určité poloze ovládací páky regulátoru všech režimů. Dále, jak se rychlost plavidla zvyšuje, zatížení klesá podle regulační charakteristiky motoru (část 2-3). V bodě 3 loď ukončí zrychlování na stanovenou rychlost šroub charakteristický II. Další zrychlení až do dosažení požadované rychlosti nádoby se provádí podle šnekové charakteristiky (sekce 3-5 ÷ 13-14) Za tímto účelem je ovládací rukojeť celorežimového regulátoru instalována v řadě mezilehlých polohy odpovídající regulačním charakteristikám motoru. Typicky je v každé mezilehlé poloze regulační charakteristiky motoru provedeno zpoždění nezbytné pro dosažení vhodné rychlosti plavidla a pro stanovení tepelného stavu motoru. Stínované oblasti odpovídají práci motoru, která je navíc potřebná k urychlení lodi. Postupné zrychlování plavidla umožňuje menší práci motoru a eliminuje možnost přetížení motoru.

Rýže. 2.19. Změna zatížení motoru během zrychlování lodi

V případě nouzového zrychlení plavidla se ovládací páka všerežimového regulátoru po nastartování motoru okamžitě přesune z polohy do polohy odpovídající jmenovité rychlosti otáčení klikového hřídele. Stojan vysokotlakého palivového čerpadla je regulátorem posunut do polohy odpovídající maximální dodávce paliva. To vede k tomu, že ke změně efektivního výkonu a rychlosti otáčení klikového hřídele během doby zrychlení dochází podél strmější charakteristiky šroubu (na obr. 2.19 - podél charakteristiky odpovídající relativní rychlosti nádoby = 0,4). V bodě 15 motor dosáhne vnější jmenovité otáčkové charakteristiky motoru. S dalším zrychlováním plavidla se bude zatížení motoru měnit podle vnější charakteristiky jmenovité rychlosti motoru (část 15-14). Bod 14 charakterizuje zatížení motoru na konci zrychlení lodi.

Na Obr. Na obrázku 2.19 je znázorněna dynamika změn zatížení motoru při zrychlování plavidla za předpokladu, že v jednom případě (při pomalém zrychlování plavidla) budou zatížení určována především polohou charakteristiky šroubu, a s rychlé zrychlení plavidla motor dosáhne vnější charakteristiky jmenovité rychlosti. V tomto případě je motor přetěžován z hlediska efektivního točivého momentu.

Výše jsme uvažovali o režimu zrychlení za přítomnosti pevné vrtule. Instalace s vrtulí zajišťuje rychlejší zrychlení plavidla díky možnosti plného využití efektivního výkonu motorů a získání vyšších tažných charakteristik plavidla.

Provozní podmínky motoru při akceleraci lodi závisí na způsobu řízení dodávky paliva a na zákonu pohybu ovládacích prvků motoru.

Změna zatížení motorů během oběhu plavidla. Podle charakteru dopadu zatížení na hlavní motory by měl být celý oběhový manévr plavidla rozdělen na úseky vstupu a výstupu z oběhu a úsek pohybu s konstantním poloměrem oběhu. V prvních dvou sekcích motory pracují v nestabilních režimech způsobených změnami rychlosti lodi, úhlu driftu a úhlu kormidla. Při zachování poloměru oběhu motory pracují v ustálených režimech, které se však liší od těch, které nastaly během dopředného kurzu lodi. Během oběhu se nádoba pohybuje nejen podél poloměru, ale také s driftem; jeho otáčky klesají při stejné rychlosti otáčení hřídele vrtule, vrtule pracují v šikmém proudu vody a jejich účinnost klesá. V tomto ohledu se zvyšuje zatížení motoru. Nárůst zatížení motoru závisí na rychlosti, tvaru trupu lodi, konstrukci kormidel a úhlu jejich posunu.

Křivočará trajektorie pohybu těžiště G při posunutí volantu do určitého úhlu a držení v této poloze se nazývá oběh

Existují 4 období oběhu:

Předběžné období- čas od okamžiku vydání povelu kormidelníkovi do okamžiku, kdy se začne posouvat kormidlo.
Období manévrovacího oběhu- určeno začátkem a koncem posunu kormidla. těch. se časově shoduje s dobou trvání posunu kormidla.
Evoluční období oběhu- začíná okamžikem dokončení řízení a končí, když prvky pohybu nabývají ustáleného charakteru.
Období stálého oběhu- začíná od okamžiku, kdy se těžiště pohybuje po uzavřené přímce, s volantem ve stálé poloze.

Prvky pohybu cévy na oběhu: dt - taktický průměr oběhu; Dc je průměr zavedeného oběhu; l 1 - prodloužení - vzdálenost mezi polohami těžiště plavidla v počátečním okamžiku oběhu a po otočení o 90°: l 2 - zpětný posun; l 3 - dopředný posun - vzdálenost od linie počátečního kurzu k těžišti plavidla po otočení o 90°. Úhel B-driftu

V počáteční, evoluční periodě oběhu působí na list kormidla, odstraněný z DP, hydrodynamická síla, jejíž jedna ze složek směřuje kolmo k DP, a způsobuje unášení lodi. Působením dorazu vrtule a boční síly se loď pohybuje vpřed a posouvá se ve směru opačném ke kormidlu. Proto spolu s driftem dochází ke zpětnému posunu plavidla ve směru opačném k obratu. Trajektorie oběhu je v prvním okamžiku zkreslená. Reverzní výtlak se zmenšuje s rostoucí odstředivou silou setrvačnosti, působící na těžiště plavidla a směřující k vnější straně zatáčky. Zpětný výtlak dostane nádobu mimo cirkulaci. A přestože nepřesahuje polovinu šířky plavidla, je třeba s tím počítat, zvláště když ostré zatáčky v úzkých.

V období ustáleného oběhu se vyrovnají momenty sil působících na kormidlo a trup lodi a loď se pohybuje po kruhu. K porušení pohybových parametrů lodi může dojít při změně úhlu kormidla, rychlosti lodi nebo pod vlivem vnějších sil.

Hlavními prvky oběhu nádoby jsou průměr a perioda. Průměr oběhu charakterizuje manévrovatelnost nádoby. Existuje taktický průměr oběhu Dt a průměr ustáleného oběhu Dc.

Taktický oběhový průměr Dt je vzdálenost mezi počátečním kurzem plavidla a po jeho otočení o 180° a je 4-6 délek námořních přepravních lodí.

Průměr ustálené cirkulace Dc je průměr kružnice, po které se při ustálené cirkulaci pohybuje těžiště nádoby. Průměr taktického oběhu je přibližně o 10 % větší než průměr ustáleného oběhu.

Průměr oběhu závisí na mnoha faktorech: délka, šířka, ponor, zatížení, rychlost plavidla, trim, náklon, strana a úhel uložení, počet lodních šroubů a kormidel atd.

Při oběhu. DP plavidla se neshoduje s tečnou ke křivočaré trajektorii těžiště. V důsledku toho se vytvoří úhel snosu R. Příď plavidla se pohybuje uvnitř křivky oběhu a záď se pohybuje směrem ven. Se zvyšující se rychlostí se zvyšuje úhel driftu a naopak. Kvůli přítomnosti úhlu driftu zabírá nádoba v oběhu pruh vody větší, než je její velikost. S tím musí navigátoři počítat při manévrování a průjezdu ve stísněných plavebních podmínkách.

Dalším prvkem charakterizujícím manévrovatelnost plavidla je doba oběhu. To je doba, za kterou se loď otočí o 360°. Záleží na rychlosti plavidla a úhlu kormidla. S rostoucí rychlostí a úhlem kormidla se perioda oběhu snižuje. Při posunutí kormidla se loď zpočátku valí ve směru zatáčky. Na začátku pohybu v oběhu zmizí a s dalším pohybem se loď začne valit v opačném směru zatáčky. Vysvětluje se to tím, že nejprve na loď působí klopný moment M"cr, vznikající ze síly P - tlaku vody na list kormidla a síly R bočního odporu. Při dalším otáčení lodi dochází začne na ni působit odstředivá síla setrvačnosti K působící na těžiště lodi G) jak směřující k vnější straně zatáčky, tak boční odporová síla R. Tyto dvě síly tvoří moment M"cr, výrazně větší než M"cr, které naklání loď na stranu protilehlou posunutému kormidlu (opačná strana zatáčky).

Průměr oběhu při plné rychlosti a kormidla na palubě je přímo úměrný rameni nápravy ¾ (L – B) a nepřímo úměrný rameni bočního odporu 1/8 (L + 3B).

Hodnota ustáleného cirkulačního průměru velkotonážního plavidla bude přibližně rovna:

Nebo (1.3)

kde L a B jsou délka mezi kolmicemi a šířka nádoby, m;

Délka oběhu C = πD. Úhel driftu β ve středu otáčení se bude rovnat V = L/C. 180°. Uvedené závislosti nám umožňují najít cirkulační prvky v závislosti na poměru L/B. Tento vztah je důvodem pro různé průměry oběhu lodí o přibližně stejné nosnosti. Výsledky výpočtu jsou uvedeny v tabulce. 2.

Tabulka 2

Cirkulační prvky v závislosti na L/B

L/B	Ts.V.	D	C	β
	1/3 l	4 l	12,6 l
	1/32 l	3,8 l	12,0 l
	5/14 l	3,6 l	11,3 l
	3/8 l	3,3 l	10,5 l
	2/5 l	3,0 l	9,4 l

Střed rotace lodi (CV), jako pojem – bod, kolem kterého se loď otáčí, pojednává v díle Henry H. Heuer. Při dopředné rychlosti plavidla Ts.V. být přibližně ¼ délky lodi od přídě. Na zádi se nachází přibližně ¼ délky od zádi. O oběhu C.V. umístěné na přídi v délkách plavidel uvedených ve druhém sloupci tabulky. 2.

Při provozu plavidla je důležitější znát největší cirkulační průměr plavidla (Dt), nazývaný taktický. Jeho hodnotu pro loď v zátěži lze určit podle empirického vzorce:

(1.4)

pro naloženou loď podle vzorce:

(1.5)

kde C in je koeficient úplnosti posunutí.

V práci byl na základě zpracování celorozsahových testů získán pro přibližný odhad hodnoty Dt následující vzorec:

kde e je základ přirozených logaritmů.

V této práci jsou uvedeny následující vzorce pro stanovení prvků ustáleného oběhu velkotonážního plavidla.

Úhlová rychlost otáčení:

kde: V – lineární rychlost při ustáleném oběhu, uzly;

D C – průměr zavedeného oběhu, m.

Doba oběhu:

Doba otočení nádoby o daný úhel φ° se určí z výrazu:

T φ = T cφ ° / 360°, min.

Závislost cirkulačního průměru D na úhlu kormidla lze vyjádřit vzorcem:

(1.9)

kde D t je taktický průměr oběhu při úhlu kormidla α p = 35° „na palubě“.

Šířka pruhu trupu lodi při otáčení je určena vzorcem:

DS q = L sin β + B cos β (1,10)

kde: β je úhel driftu nádoby v oběhu;

S c - šířka jízdního pruhu, m.

Úhel driftu nádoby v oběhu lze určit pomocí přibližného vzorce:

(1.11)

U velkotonážních plavidel může být zpětný výtlak na oběhu významný.

S určitou aproximací najdeme tuto hodnotu pomocí vzorce:

(1.12)

kde l 3 je obrácený posun těžiště plavidla, .

Pak extrémní bod záď, s přihlédnutím k l 3, se může odchýlit od křivky oběhu o vzdálenost určenou vzorcem:

;

Předstih plavidla l p po počátečním kurzu při otáčení pod úhlem menším než 90° (l 1 - předstih plavidla při otočení o 90° je uveden v tabulce manévrovacích prvků) lze přibližně určit podle vzorce:

(1.13)

kde: V 0 - rychlost plavidla v okamžiku začátku obratu;

Rav - poloměr zakřivení oběhu v zatáčkové části, Rav = 1,2 D t /2 při natočení volantu do úhlu nejvýše 20°;

DK - úhel natočení cévy (IK 2 – IK 1 = DK);

t MP je reakční doba plavidla na posunuté kormidlo (mrtvá mezera).

Hodnotu relativní rychlosti při ustáleném oběhu pro velkotonážní plavidlo lze určit pomocí následujícího empirického vzorce:

(1.14)

Pro otočení plavidla na opačný kurz musí být šířka plavební dráhy (vodní plocha, kde se plavidlo otáčí) alespoň:

(1.15)

Výpočet oběhových prvků „ručně“, podle daných vzorců, v podmínkách navigátora pracujícího na mostě, zabere spoustu času, takže je nutné, aby informace o schopnosti otáčení byly na počítači nebo na plakátu v ve formě speciální tablety (obr. 1.6).

Rýže. 1.6. Provádění obratů pomocí oběhového tabletu

Cirkulační tableta je mřížka směrů (poloměrů) a vzdáleností (soustředných kružnic), na které jsou vyneseny cirkulační křivky pod různými úhly kormidla. U velkotonážních plavidel jsou tyto křivky vykresleny s přihlédnutím k pohybu na oběhu konců plavidla (na obr. 1.4), to je znázorněno pro oběhu levé strany při posunutí kormidla o 10°.

Tablet lze používat následujícími způsoby. Na pauzovacím papíře na stupnici tablet je nakreslen diagram plavební dráhy (kanálu) v oblasti zatáčky se značkami starého IR 1 a nového IR 2, stejně jako jeden nebo dva z nejpohodlnějších orientačních bodů. . Poté se pauzovací papír umístí na tablet tak, aby se IR čára shodovala s poloměrem OO tabletu. Pohybem pauzovacího papíru po tomto poloměru vyberte požadovanou cirkulaci a otočte se do nového kurzu pod úhlem kormidla zvolené cirkulace.

Hbitostí plavidla se rozumí jeho schopnost měnit směr pohybu pod vlivem kormidla (řízení) a pohybovat se po trajektorii daného zakřivení. Pohyb plavidla s kormidlem posunutým po zakřivené dráze se nazývá oběh. (Různé body trupu lodi se během oběhu pohybují po různých trajektoriích, proto, pokud není výslovně uvedeno, trajektorie lodi znamená trajektorii jejího těžiště.)

Tímto pohybem směřuje příď nádoby (obr. 1) do oběhu a úhel a0 mezi tečnou k trajektorii CG a středovou rovinou (DP) je tzv. úheldrift v oběhu.

Střed zakřivení této části trajektorie se nazývá střed cirkulace (CC) a vzdálenost od CC k CG (bod O) - cirkulační poloměr.

Na Obr. 1 je vidět, že různé body podél délky plavidla se pohybují po trajektoriích s různými poloměry zakřivení se společným těžištěm a mají různé úhly driftu. Pro bod umístěný na zadním konci jsou poloměr oběhu a úhel driftu maximální. Na DP plavidlo má speciální bod - otočný sloup(PP), pro které je úhel driftu roven nule, Poloha PP, určená kolmicí spuštěnou z CC k DP, je posunuta z těžiště podél DP k přídi přibližně o 0,4 délky lodi. ; Velikost tohoto posunu se na různých plavidlech liší v malých mezích. Pro body na DP umístěné na opačných stranách PP mají úhly driftu opačná znaménka. Úhlová rychlost plavidla během procesu cirkulace nejprve rychle roste, dosahuje maxima a poté, jak se bod působení síly Yo posouvá směrem k zádi, mírně klesá. Když se momenty RuiYo sil vzájemně vyrovnají, úhlová rychlost nabude ustálené hodnoty.

Oběh plavidla je rozdělen do tří období: manévrování, které se rovná době posunu kormidla; evoluční - od okamžiku posunutí kormidla až do okamžiku, kdy lineární a úhlové rychlosti plavidla nabývají ustálených hodnot; ustálený - od konce evolučního období, dokud volant zůstane v posunuté poloze. Prvky charakterizující typickou cirkulaci jsou (obr. 2):

Prodloužení l1 je vzdálenost, o kterou se těžiště lodi posune ve směru počátečního kurzu od okamžiku posunutí kormidla do změny kurzu o 90°;

Přímé posunutí l2 - vzdálenost od počáteční polohy těžiště lodi do jeho polohy po otočení o 90°, měřeno kolmo k počátečnímu směru pohybu lodi;

Reverzní posunutí l3 je vzdálenost, o kterou se vlivem boční síly kormidla posune těžiště lodi z původní kursové linie ve směru opačném ke směru otáčení;

Taktický průměr oběhu DT - nejkratší vzdálenost mezi DP plavidla na začátku obratu a jeho polohou v okamžiku změny kurzu o 180°;

Průměr ustálené cirkulace Dset je vzdálenost mezi polohami DP cévy pro dva po sobě jdoucí průběhy, lišící se o 180°, během ustáleného pohybu.

Jasnou hranici mezi evolučním obdobím a zavedenou cirkulací nelze definovat, protože změna prvků pohybu postupně odeznívá. Konvenčně můžeme předpokládat, že po otočení o 160-180° získá pohyb charakter blízký ustálenému stavu. Praktické manévrování plavidla tedy nastává vždy za nestabilních podmínek.

Je vhodnější vyjádřit oběhové prvky při manévrování v bezrozměrné formě - v délkách těla:

v této podobě je snazší porovnat obratnost různých plavidel. Čím menší je bezrozměrná hodnota, tím lepší je agilita.

Cirkulační prvky konvenčního dopravního plavidla pro daný úhel kormidla jsou prakticky nezávislé na počáteční rychlosti při ustáleném chodu motoru. Pokud však při posunu kormidla zvýšíte otáčky vrtule, loď udělá ostřejší zatáčku. , než při konstantním režimu hlavního motoru (MA).

V příloze jsou dva výkresy.

Obr.1 Obr.2

Oběh nazývat trajektorii popsanou těžištěm lodi při pohybu s kormidlem vychýleným pod konstantním úhlem. Cirkulace je charakterizována lineárními a úhlovými rychlostmi, poloměrem zakřivení a úhlem driftu. Úhel mezi vektorem lineární rychlosti plavidla a DP se nazývá úhel driftu. Tyto charakteristiky nezůstávají během manévru konstantní.

Cirkulace je obvykle rozdělena do tří období: ovladatelná, evoluční a ustálená.

Manévrovací období– doba, po kterou je volant posunut do určitého úhlu. Od okamžiku, kdy se kormidlo začne posouvat, loď se začne unášet ve směru opačném k posunu kormidla a zároveň se začne otáčet ve směru posunu kormidla. Během této doby se trajektorie těžiště plavidla pohybuje z přímočaré do zakřivené se středem zakřivení na straně opačné ke straně kormidla; rychlost lodi klesá.

Evoluční období– období počínající okamžikem konce posunu kormidla a pokračující do konce změny úhlu snosu, lineární a úhlové rychlosti. Toto období je charakterizováno dalším poklesem rychlosti (až o 30 - 50 %), změnou náklonu na vnější stranu a prudkým pohybem zádi na vnější stranu.

Období stálého oběhu– období, které začíná koncem evolučního období je charakterizováno rovnováhou sil působících na loď: tah vrtule, hydrodynamické síly na kormidlo a trup, odstředivá síla. Trajektorie těžiště lodi se změní na trajektorii pravidelného kruhu nebo blízko něj.

Geometricky je trajektorie oběhu charakterizována následujícími prvky:

Dělat – stálý průměr oběhu– vzdálenost mezi diametrálními rovinami plavidla ve dvou po sobě jdoucích kurzech, lišících se o 180° během rovnoměrného pohybu;

DC – taktický průměr oběhu– vzdálenost mezi polohami RP plavidla před začátkem zatáčky a v okamžiku změny kurzu o 180°;

l1 – rozšíření– vzdálenost mezi polohami těžiště lodi před vstupem do oběhu k bodu oběhu, ve kterém se kurz lodi změní o 90°;

l2 – dopředná zaujatost– vzdálenost od počáteční polohy těžiště lodi do jeho polohy po otočení o 90°, měřená kolmo k počátečnímu směru pohybu lodi;

l3 – obrácená zaujatost– největší posunutí těžiště plavidla v důsledku driftu ve směru opačném ke straně kormidla (zpětný posun obvykle nepřesahuje šířku plavidla B a na některých plavidlech zcela chybí);

TC–oběhové období– čas pro otočení plavidla o 360°.

Rýže. 1.8. Dráha plavidla v oběhu

Výše uvedené charakteristiky oběhu střednětonážních námořních přepravních plavidel s kormidlem plně na palubě lze vyjádřit ve zlomcích délky plavidla a prostřednictvím průměru zavedeného oběhu pomocí následujících vztahů:

Do = (3 ÷ 6)L; Dts = (0,9 ÷ 1,2) Dу; l1 = (0,6 ÷ 1,2) Do;

l2 = (0,5 ÷ 0,6) Do; l3 = (0,05 ÷ 0,1)Do; Tc = πDo/Vc.

Obvykle hodnoty Dělat; DC; 11; 12; l3 vyjádřeno v relativní formě (děleno délkou nádoby L) – je snazší porovnat obratnost různých plavidel. Čím menší je bezrozměrný poměr, tím lepší je agilita.

Rychlost oběhu u velkotonážních plavidel se sníží o 30 % při posunutí kormidla do strany a o polovinu při otočení o 180°.

Je třeba také poznamenat následující body:

a) počáteční rychlost neovlivňuje tolik Dělat, jak moc za jeho dobu a prodloužení, a to jen u vysokorychlostních lodí jsou patrné Dělat nahoru;

b) když nádoba vstoupí do oběhu, získá na vnější straně seznam, jehož hodnota by podle pravidel rejstříku neměla přesáhnout 12°;

c) pokud se během oběhu zvýší počet otáček hlavního motoru, loď provede ostřejší zatáčku;

d) při provádění oběhu ve stísněných podmínkách je třeba vzít v úvahu, že záď a příď plavidla opisují pruh značné šířky, který je úměrný šířce plavební dráhy.