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 доVн.

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 t³Введем обозначенияа - 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. Классификация маневренных характеристик. Основные понятия и определения. К основным маневренным характеристикам судна относятся:  • скорость судна при выполнении маневра;  • элементы циркуляции;  • путь и время торможения судна.

 

Эти характеристики определяются по результатам натурных маневренных испытаний судна после его постройки (сдаточных испытаний). Для уточнения маневренных характеристик в процессе эксплуатации судна при различных внешних условиях, состоянии корпуса и видах загрузки периодически проводятся маневренные испытания силами экипажа.

Натурные методы получения маневренных характеристик основаны на последовательных определениях места судна в процессе проведения заданных маневров по различным ориентирам либо с использованием высокоточных навигационных систем.

В процессе выполнения маневров (циркуляция, пассивное торможение с остановленным двигателем, активное торможение при реверсировании главного двигателя) через короткие промежутки времени (15—30 с), замечаемые по секундомеру, берутся пеленги и дистанции ориентира и отмечаются значения курса, скорости и оборотов винта.

За начало маневра циркуляции принимается момент начала перекладки руля, за начало торможения — момент передачи команды по машинному телеграфу. Окончанием маневра циркуляции является поворот на 360°, активного торможения — полная остановка судна, пассивного торможения — доклад рулевого о невозможности удержания судна на курсе.

 

Поворотливость судна. Циркуляцией называют траекторию, описываемую ЦТ судна, при движении с отклоненным на постоянный угол рулем. Циркуляция характеризуется линейной и угловой скоростями, радиусом кривизны и углом дрейфа. Угол между вектором линейной скорости судна и ДП называют углом дрейфа (?). Эти характеристики не остаются постоянными на протяжении всего маневра.

Циркуляцию принято разбивать на три периода: маневренный, эволюционный и установившийся.

 

Маневренный период – период, в течение которого происходит перекладка руля на определенный угол. С момента начала перекладки руля судно начинает дрейфовать в сторону, противоположную перекладке руля, и одновременно начинает разворачиваться в сторону перекладки руля. В этот период траектория движения ЦТ судна из прямолинейной превращается в криволинейную с центром кривизны со стороны борта, противоположного стороне кладки руля; происходит падение скорости движения судна.

 

Эволюционный период – период, начинающийся с момента окончания перекладки руля и продолжающийся до момента окончания изменения угла дрейфа, линейной и угловой скорости. Этот период характеризуется дальнейшим снижением скорости (до 30 – 50%), изменением крена на внешний борт и резким выносом кормы на внешнюю сторону.

 

Период установившийся циркуляции – период, начинающийся по окончании эволюционного, характеризуется равновесием действующих на судно сил: упора винта, гидродинамических сил на руле и корпусе, центробежной силы. Траектория движения ЦТ судна превращается в траекторию правильной окружности или близкой к ней.

Геометрически траектория циркуляции характеризуется следующими элементами:

D_о – диаметр установившейся циркуляции – расстояние между диаметральными плоскостями судна на двух последовательных курсах, отличающихся на 180° при установившемся движении;

D_ц – тактический диаметр циркуляции – расстояние между положениями ДП судна до начала поворота и в момент изменения курса на 180°;

l₁ – выдвиг – расстояние между положениями ЦТ судна перед выходом на циркуляцию до точки циркуляции, в которой курс судна изменяется на 90°;

l₂ – прямое смещение – расстояние от первоначального положения ЦТ судна до положения его после поворота на 90°, измеренное по нормали к первоначальному направлению движения судна;

l₃ – обратное смещение – наибольшее смещение ЦТ судна в результате дрейфа в направлении, обратном стороне перекладки руля (обратное смещение обычно не превышает ширины судна В, а на некоторых судах отсутствует совсем);

T_ц– период циркуляции – время поворота судна на 360°.

 

Рис. 1.8. Траектория судна на циркуляции

 

Перечисленные выше характеристики циркуляции у морских транспортных судов среднего тоннажа при полной перекладке руля на борт можно выразить в долях длины судна и через диаметр установившейся циркуляции следующими соотношениями:

D_о = (3 ÷ 6)L;     D_ц = (0,9 ÷ 1,2)D_у;     l₁ = (0,6 ÷ 1,2)D_о;

l₂ = (0,5 ÷ 0,6)D_о;     l₃ = (0,05 ÷ 0,1)D_о;     T_ц = πD_о/V_ц.

Обычно величины D_о; D_ц; l₁; l₂; l₃ выражаются в относительном виде (делят на длину судна L) – легче сравнивать поворотливость различных судов. Чем меньше безразмерное отношение, тем лучше поворотливость.

Скорость на циркуляции для крупнотоннажных судов снижается °с перекладкой руля на борт на 30%, а при повороте на 180° – вдвое.

Необходимо отметить и следующие положения:

а) начальная скорость оказывает влияние не столько на D_о, сколько на ее время и выдвиг, и только у высокоскоростных судов заметны D_ов большую сторону;

б) с выходом судна на траекторию циркуляции оно приобретает крен на внешний борт, значение которого по правилам Регистра не должно превышать 12 °;

в) если во время циркуляции увеличивать число оборотов ГД, то судно совершит поворот более крутой;

г) при выполнении циркуляции в стесненных условиях следует учитывать, что кормовая и носовая оконечности судна описывают полосу значительной ширины, которая становится соизмеримой с шириной фарватера.

 

Инерционные свойства судна. При управлении движением судна очень часто возникают ситуации, в которых необходимо изменение скорости судна: движение на акватории портов, рейдов, плавание в узкостях и по системам разделения движения, при расхождении судов в море, аварийные ситуации. Изменение скорости производится за счет изменения режима работы главного двигателя. После изменения режима работы движителей скорость судна изменяется по определенному закону, а само судно совершает неравномерное движение.

Путь и время маневра, связанного с неравномерным движением, называют инерционными характеристиками судна.

Инерционные характеристики определяются временем, дистанцией, проходимой судном за это время и скоростью хода через фиксированные промежутки времени и включают в себя следующие маневры:  • движение судна по инерции – свободное торможение;  • разгон судна до заданной скорости;  • активное торможение;  • подтормаживание.