Всего на сайте:
123 тыс. 319 статей

Главная | Управление и эксплуатация транспортных средств

Разгон судна  Просмотрен 287

Инерционные характеристики судна

(торможение и разгон судна)

Общие положения об инерции судна

Разгон и торможение судна, а также перемена режимов движения сопровождается преодолением сил инерции массы судна и присоединенной массы воды. Это преодоление сил инерции происходит за счет тяги (упора) винта и других видов сил (натяжение якорного каната или швартовных тросов).

Другой силой, оказывающей влияние на изменение скорости движе­ния судна, является сила сопротивления среды движению судна.

Движение судна в рассматриваемых режимах описывается дифференциальным уравнением

(1.1)

где m1 - масса судна с учетом присоединенной массы води;

R - сила сопротивления воды движению судна;

Pe - сила упора винта.

Знак минус перед Ре соответствует случаю разгона судка, а знак плюс - случаю торможения.

Торможение с помощью движителя, создающего обратный упор, называется активным торможением. Торможение, происходящее только вследствие сопротивления воды, называется пассивным.

Принимая сопротивление воды движению судна пропорциональным квадрату скорости, уравнение (1.1) можно записать в виде:

(1.2)

Коэффициент К – величина постоянная для данного судна, т.к.

,

где - K

R0 – сопротивление воды движению судна при скорости полного хода V0. Величины R0 и V0 для данного судна известны.

2. Пассивное торможение (маневр «ход вперед – стоп»)

Для случая пассивного торможения после решения дифференциального уравнения (1.2) выражение для определения времени торможения tn приобретает вид:

(2.1)

или

где V0 – начальная скорость судна перед началом маневра, м/с;

Vi – скорость судна в конце определенного промежутка времени, м/с.

Значение этой скорости будет определяться по формуле:

Элементарный путь, проходимый судном по инерции при пассивном торможении найдем по формуле:

(2.2)

Подставляя значение Vi в уравнение (2.2) и интегрируя, получим:

.

Выражение для К можно получить из известной формулы для определения сопротивления воды, испытываемой корпусом судна:

,

где ρ – массовая плотность воды, кг с24;

Сх – гидродинамический коэффициент;

Ω – площадь смоченной поверхности корпуса, м2.

Учитывая, что R=KV2, получим:

.

Для грубых расчетов можно принять , где D – водоизмещение судно, т.

В процессе плавания в широких пределах изменяется D, m1, а также сопротивление воды R, зависящее от обрастания корпуса. Поэтому путь и время торможения судна после остановки двигателя могут значительно отличаться от данных технических испытаний.

3. Активное торможение (маневр ход вперед – ход назад)

Процесс активного торможения описывается уравнением:

Или

где Рзх – сила упора винта на заднем ходу;

n – число оборотов винта.

После интегрирования этого уравнения в пределах от 0 до t3 (t3 – время активного торможения) и от Vн до V=0, получим расчетные формулы для t3 и S3 – времени и пути активного торможения:

(с) (3.1)

(м) (3.2)

где V2 – скорость в начале активного торможения.

Сила упора винта на заднем ходу пока не поддается точному учету, поэтому ее можно получить путем эксперимента. Для этого необходимо во время активного торможения измерить каким-либо способом пройденный тормозной путь S3. Путь должен быть определен от начальной скорости до 0. Тогда

(3.3)

Упор винта на заднем ходу может быть определен по формуле (для дизелей и электродвижения):

, (3.4)

где ;

n – число оборотов в секунду;

Н – шаг винта, м;

Dв – диаметр винта, м;

Мш – момент, подводимый к винту на швартовах;

Nэ – мощность, подводимая к винту.

Nэ=Ninвnм=0,82Ni

где Ni - индикаторная мощность, л.с.;

nв – коэффициент валопровода, приближенно nв=0,79;

nм – коэффициент двигателя, приближенно nм=0,85.

Для грубого расчета можно принять, что

Ре.зх=0,8Ре,

где Ре – сила упора винта на переднем ходу.

Разгон судна

Уравнение движения судна при разгоне имеет вид:

,

где Ре – сила упора винта на переднем ходу;

V0 – скорость полного хода (или скорость судна в конце разгона).

Путь разгона найдем по формуле:

(4.1)

где V – условная скорость для расчета, V=0,95V0

Время разгона найдем по формуле:

(4.2)

Предыдущая статья:Виды гибких автоматических производственных систем. Следующая статья:Разгон (в морских единицах длины)
page speed (0.0275 sec, direct)