|
Расчет рулевой силы (полезной составляющей гидродинамического давления воды на руль)
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
По выполнению лабораторных работ
по дисциплине:
«Маневрирование и управление судном»
Новороссийск
СОДЕРЖАНИЕ
Расчет рулевой силы и элементов циркуляции судна. 3
Влияние работы винто-рулевого комплекса на управляемость судна. 8
Взаимодействие сил, возникающих при работе движительно-рулевого комплекса 15
Плавание на мелководье и в узкостях. 23
Аварийная буксировка судов морем. 30
Выбор оптимальных условий плавания судна в шторм. 450
Расчет инерционных характеристик судна. 516
Расчет швартовки крупнотоннажных судов. 549
Расчет швартовки судна к причалу лагом с отданным якорем. 54
Плавание судна в ледовых условиях. 648
Снятие судна с мели. 70
Расчет якорной стоянки. 78
Выбор курса и скорости судна при плавании на волнении с помощью диаграммы Ю.В. Ремеза. 83
Курсовая работа по дисциплине «управление судном». расчет элементов циркуляции и инерционных характеристик судна (составление типовой таблицы маневренных элементов судна) 88
РАСЧЕТ РУЛЕВОЙ СИЛЫ И ЭЛЕМЕНТОВ ЦИРКУЛЯЦИИ СУДНА
При отклонении руля от диаметральной плоскости возникает сила, вызванная набеганием потока воды на руль, которую можно разложить по составляющим: продольной, увеличивающей сопротивление движению судна и поперечной, вызывающей уход судна на циркуляцию. Эта составляющая носит название рулевой силы.
Целью занятия является расчет рулевой силы и элементов циркуляции для конкретного типа судна, для водоизмещения в грузу и в балласте.
Для решения задач подобного типа необходимо знать:
- гидродинамическое воздействие воды на руль, движущийся в потоке;
- изменение сил при набегании потока на него под определенным углом;
- влияние относительного удлинения руля;
- зависимость изменения сил при увеличении скорости судна.
Уметь рассчитывать упор винта судна на швартовах.
Расчет элементов циркуляции
Элементы циркуляции включают в себя: диаметр тактический и установившейся циркуляции, угол дрейфа на циркуляции (его зависимость по длине судна), выдвиг по первоначальному курсу, прямое и обратное смещение, ширину полосы движения, период циркуляции по времени и угловую скорость судна.
Расчет рулевой силы (полезной составляющей гидродинамического давления воды на руль)
Рулевая сила переложенного руля определяется по формуле:
(1.1)
где α – угол перекладки руля (для расчетов принимать 35˚ в радианах)
Ср – коэффициент руля, определяемый по выражению:
(1.2)
где l – относительное удлинение пера руля, находим по формулам:
или ,
где Fp – площадь пера руля, м2;
hp – высота руля, м;
lp – длина руля, м;
r – массовая плотность воды, 0,104 тс/м4.
Скорость набегания потока воды на руль Vp зависит от скорости судна, скорости попутного потока и скорости винтовой струи. Она может быть определена по выражению:
,
где V0 – скорость судна, м/с;
Vпп – скорость попутного потока, м/с;
Va – скорость винтовой струи (аксиальная составляющая винтовой струи), м/с.
Противодействие попутного потока скоростному напору воды на руль учитывается через коэффициент попутного потока – y. Его величину можно найти по формуле:
(расчетная) или (1.3)
где d – коэффициент общей полноты судна.
Тогда скорость набегания воды на руль найдем по формуле:
(1.3.1)
Значение скорости Va определяется по формуле:
(1.4)
где s – коэффициент нагрузки винта по упору Ре, определяемый по выражению:
(1.5)
где DB – диаметр винта, м;
– скорость набегания воды на руль с учетом попутного потока, м/с;
Ре – упор винта на швартовах, определяемый по формуле:
(1.6)
Приблизительно величину упора можно определить по формуле Регистра:
(тс),
где Ni – индикаторная мощность двигателя, л.с.;
Nэ – эффективная мощность, определяемая по формуле:
,
где Н – шаг винта в метрах;
n – частота вращения винта, об/мин;
Порядок расчета рулевой силы заключается в следующем:
- находим по формуле (1.2) величину Ср, предварительно рассчитав l (исходные данные приведены в табл.1);
- находим величину коэффициента попутного потока ψ по формуле (1.3) и затем величину V0 (1 – ψ);
- рассчитываем по формуле (1.5) коэффициент σ, предварительно для этого вычислив Ре по формуле (1.6);
- находим по формуле (1.4) значение Va;
- рассчитаем скорость набегания воды на руль Vр (по формуле 1.3.1);
- вычислим искомую рулевую силу Р по формуле (1.1);
Варианты заданий для расчета рулевой силы судов, различных типов представлены в таблице 1.
Таблица 1
Задание для расчета рулевой силы
Наименование судна
| Мощ-ность
Ni, л.с.
| Ско-рость V0, узлы
| Dв, м
| Коэф. общей полно-ты, d
| Fp, м2
| hp, м
| n
об/ мин.
| Н, м
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1. «Б. Бутома» ОБО
|
| 14,5
| 7,0
| 0,83
| 64,2
| 9,6
|
| 4,3
| 2. Танкер № 1
|
| 17,1
| 5,3
| 0,755
| 25,3
| 8,8
|
| 4,2
| 3. Танкер № 2
|
| 15,6
| 7,5
| 0,83
| 81,6
| 12,2
|
| 7,5
| 4 Танкер № 3
|
| 11,5
| 1,8
| 0,68
| 5,1
| 3,2
|
| 1,3
| 5. «Туполев»
|
| 17,0
| 4,2
| 0,69
| 11,1
| 3,9
|
| 3,8
| 6. «Худ. Моор»
|
| 15,0
| 5,3
| 0,78
| 24,6
| 7,0
|
| 5,0
| 7. «Атлантик»
|
| 13,0
| 3,12
| 0,59
| 8,0
| 3,5
|
| 3,05
| 8. «Каверзнев»
|
| 14,3
| 4,5
| 0,69
| 18,3
| 4,9
|
| 4,08
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 9. Танкер № 4
|
| 17,5
| 6,2
| 0,79
| 30,2
| 7,3
|
| 4,8
| 10 .Сухогруз № 1
|
| 15,0
| 4,4
| 0,69
| 15,0
| 4,1
|
| 3,7
| 11. Сухогруз № 2
|
| 16,0
| 5,2
| 0,69
| 20,5
| 5,2
|
| 4,8
| 12. Сухогруз № 3
|
| 16,7
| 4,3
| 0,62
| 19,0
| 5,0
|
| 3,8
| 13. Танкер № 4
|
| 15,5
| 8,3
| 0,87
| 65,7
| 10,0
|
| 5,0
| 14. Контейнеровоз
|
| 21,2
| 9,0
| 0,80
| 50,2
| 11,3
|
| 5,2
| 15. Судно Ро-Ро
|
| 13,0
| 6,3
| 0,84
| 30,5
| 8,2
|
| 4,9
|
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|