34. Пассивное торможение. Основные зависимости.

Общий вид движения судна при торможении описывается диф. уравнением:

Оно основано на парадоксе Даламбера, когда сумма всех сил равна 0, где:

m - масса судна с учётом присоединённой массы воды по оси X;

dV/dt - ускорение ("+" - при разгоне, " - " - при торможении) m dV/dt - сила инерции;

К - коэффициент сопротивления воды;

V²- скорость в продольном направлении;

К V²- сила сопротивления воды;

Ре - сила упора винта. При пассивном торможении сила упора Ре=0, тогда диф. управление принимает вид:

.

Решение диф. уравнения производится путем разделения переменных и интегрирования в пределах от V_o до V_k.

,

,

,

,

,

Для того, чтобы определить пройденное расстояние необходимо:

,

,

,

,

Пассивное торможение выполняется при остановленном двигателе только за счет сопротивления воды.

35. Активное торможение. Основные зависимости.

При активном торможении диф. уравнение принимает вид:

В процессе активного торможения сила Ре изменяется по закону:

,

где Vo - скорость в момент начала торможения.

1) Если Vo>Vpeв, то Vн=Vрев. Vрев - это скорость переднего хода при которой двигатель внутреннего сгорания уверенно запускается на задний ход. Поскольку Vо>Vрев процесс торможения состоит из 3-х периодов:

1 Прохождение команды t¹; (=10с)

2 Пассивное торможение t², при котором происходит падение скорости от Vо до Vн.

3 Активное торможение, t³ при котором происходит падение скорости за счет упора винта, работающего на задний ход от Vн до 0

2) Если Vo < Vрев, то процесс активного торможения состоит из 3-х периодов:

1 Прохождение команды t¹; (=10c)

2 Время запуска главного двигателя на ЗХ, по правилам тех. эксплуатации он составляет 15с.

3 Период активного торможения t³

Введем обозначения:

а - коэффициент активного торможения

С учетом этого:

Решение этого диф. уравнения зависят только от величины а.

Активное торможение обеспечивается за счет реверсирования главного двигателя, после чего создается сила упора винта назад.

36. Влияние водоизмещения судна, его осадки, дифферента и скорости н диаметр циркуляции и тормозной путь.

На быстроходных судах. Когда скорость в м/с не превышает

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с².

L – длина между перпендикулярами), элементы циркуляции возрастают с дальнейшим ростом скорости.

Загруженность судна (соответственно его водоизмещение и осадка) также естественным образом влияют на манёвренные его характеристики

37. Влияние ветра и течения на управляемость судна.

На надводную часть судна действует кажущийся ветер, который является суммой истинного W_и и курсового ветра . Надводная и подводная часть корпуса рассматривается 2-мя свойствами:

1. Равнодействующая всех сил, всегда смещается к передней кромке крыла по направлению движения.

2. Направление равнодействующей сил стремится к нормали поверхности.

С удоводитель всегда измеряет кажущийся ветер на движущемся судне. Он характеризуется величиной курсового угла qw и скоростью W. Величина аэродинамической силы действующей на судно рассчитывается:

,

где Са — коэффициент аэродинамичности

рв - плотность ветра

Sн - площадь проекции подводной части на ДП

W - скорость кажущегося ветра.

Плечо аэродинамической силы в безразмерном виде можно рассчитывать

lо - смещение центра боковой парусности относительно ДП

Разложим Ra на Rax и Ray.

П родольная составляющая Rax вызывает изменение сопротивления, а сила Ray - боковое смещение. Под действием Ray на корпусе судна возникает ветровой дрейф с утлом 

При движении корпуса судна с углом дрейфа на подводной его части возникает гидродинамическая сила: ,

где Cr - безразмерная сила гидродинамической силы

Р - плотность воды

Sn - площадь проекции подводной части корпуса по ДП

V - скорость судна.

Эта сила направлена в сторону противоположную Ra, а её плечо:

,

 - угол дрейфа

Поскольку моменты аэро и гидро сил направлены в противоположные стороны, то для удержания судна на курсе момент от силы на руле должен быть больше разности Мр>Ма - Mr. По этой причине при носовых курсовых углах судно управляется хорошо.

У правляемость судна при кормовых углах ветра.

При кормовых курсовых углах ветра, точка приложения аэродинамической силы смещается в сторону кормы.

При появлении угла ветрового дрейфа по надводной части корпуса судна возникает поперечная гидродинамическая сила Rry - которая направлена в сторону противоположную Ray, но смещается в сторону носа от миделя. В этом случае знаки Ма и Мг совпадают. Для удержания судна на курсе необходимо переложить руль, момент которого должен скомпенсировать сумму Мр>Ма + Mr, по этой причине судно на кормовых курсовых углах ветра управляется плохо.

Потеря управляемости.

При движении постоянным курсом, при отсутствии ветра, судно удерживается на курсе перекладками руля Sтв, вокруг ДП судна Sтв=2 - 3

При движении в условиях ветра, руль приходится перекладывать на некоторый постоянный угол Sкомпенс, который компенсирует действия внешней силы манипулировать рулём этого положения на угол Sв=10-15.

Руль как средство управления, эффективен до углов перекладки руля 35

Условие потери управляемости можно записать двумя способами либо другим способом записи является равенство: .

Момент на руле больше либо равняется сумме аэро и гидродинамической сил. Если перед потерей управляемости судно приводится к ветру, то говорят, что наступает потеря управляемости первого рода. Если же при потере управляемости судно уваливается под ветер, то говорят, что наступает потеря управляемости второго рода.

Для оценки потери управляемости для каждого судна можно построить диаграмму потери управляемости: