Расчет элементов циркуляции и инерционных характеристик судна (стр. 1 из 2)
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по выполнению курсовой работы по дисциплине «Управление судном»
Тема: «Расчет элементов циркуляции и инерционных характеристик судна»
1. Общие положения курсовой работы
В соответствии с Резолюцией ИМО А.160 (ES.IV) и параграфа 10 Правила II/I Международной конвенции о подготовке и дипломировании моряков и несению вахты 1978 г. на каждом судне должна быть представлена информация о маневренных характеристиках.
Выполнение курсовой работы по дисциплине «Управление судном» предусматривает более глубокое изучение вопросов, связанных с определением маневренных элементов судна.
Задание по КР включает в себя расчеты элементов циркуляции и инерционны свойств судна, а также составление типовой таблицы маневренных элементов по полученным результатам.
Курсовая работа выполняется курсантами 5 курса судоводительского факультета в 10 семестре после изучения Раздела 3 (темя 13–17) типовой программы дисциплины «Управление судном».
Курсовая работа включает следующие темы:
1. Определение элементов циркуляции судна расчетным способом.
2. Расчет инерционных характеристик судна, включающих в себя пассивное торможение, активное торможение и разгон судна при различных режимах движения.
3. Расчет увеличения осадки судна при плавании на мелководье и в каналах.
4. Составление таблицы маневренных элементов судна на основании результатов расчета (расчетно-графическая часть работы).
Курсовая работа оформляется в соответствие с существующими требованиями.
Размерность физических величин в используемых формулах должна соответствовать приведенной в разделе «Условные обозначения», если в тексте МУ не оговорено иное.
После проверки курсовой работы преподавателем учащийся в назначенный срок защищает ее на кафедре.
2. Условные обозначения
Δ – объемное водоизмещение, м3
D – весовое водоизмещение судна, т
L – длина судна между перпендикулярами, м
В – ширина судна, м
d – осадка, м
V0 – скорость полного хода, м/с
Vн – начальная скорость для конкретного маневра, м/с
Св – к-т общей полноты
См – к-т полноты мидельшпангоута
Сд – к-т полноты ДП
Су – к-т подъемной силы пера руля
η – пропульсивный коэффициент
λ11 – коэффициент присоединенной массы
α – угол поворота судна, град
β – угол дрейфа судна на циркуляции, град
δр – угол перекладки руля, град
θ – угол крена, град
ψ – угол дифферента, град
lр – длина пера руля, м
hр – высота пера руля, м
λр – относительное удлинение пера руля
Ар – площадь пера руля, м2
Ад – площадь погруженной части ДП судна, м2
Ам – площадь погруженной части мидельшпангоута, м2
Dв – диаметр гребного винта, м
Hв – шаг винта, м
n0 – частота вращения винта, 1/с
Ni – индикаторная мощность главного двигателя, л.с.
Nе – эффективная мощность, л.с.
Мш – момент на швартовых
Рзх – упор винта на швартовых на заднем ходу, тс
Т1 – время первого периода, с
Т2 – время второго периода, с
Тр – время реакции судна на перекладку руля, с
Тц – период циркуляции, с
Д0 – диаметр установившейся циркуляции, м
Дт – тактический диаметр циркуляции, м
Дк – диаметр циркуляции кормовой оконечности судна, м
l1 – выдвиг, м
l2 – прямое смещение, м
ΔS – ширина полосы движения на циркуляции, м
S0 – инерционная постоянная, м
Sт – тормозной путь при активном торможении, м
tт – время активного торможения, с
Sп – тормозной путь при пассивном торможении, м
tп – время пассивного торможения, с
Sр – путь разгона судна, м
tр – время разгона судна, мин
g – ускорение свободного падения, м/с2
3. Задание по разделу «Определение элементов циркуляции судна»
Все элементы циркуляции определяются для двух водоизмещений судна (в грузу и в балласте) с полного переднего хода с положением руля «на борт» (35°) и «полборта» (15°).
Результаты расчета сводятся в таблицу и по ним строится кривая циркуляции для двух водоизмещений и двух перекладок руля.
| В грузу | В балласте | ||
| 15 | 35 | 15 | 35 |
| Д0, м | |||
| Дт, м | |||
| l1, м | |||
| l2, м | |||
| β, ° | |||
| Дк, м | |||
| Тц, мин | |||
| ΔS, м | |||
3.1 Методика расчета элементов циркуляции
Диаметр установившейся циркуляции с некоторыми допущениями рассчитывается по эмпирической формуле Шенхера [3].
,где К1 – эмпирический коэффициент, зависящий от отношения
;
.Таблица значений коэффициента К1
 | 0,05 | 0,06 | 0,07 | 0,08 | 0,09 | 0,10 | 0,11 | 0,12 | 0,13 | 0,14 | 0,15 |
| К1 | 1,41 | 1,10 | 0,85 | 0,67 | 0,55 | 0,46 | 0,40 | 0,37 | 0,36 | 0,35 | 0,34 |
Площадь пера руля определяется по формуле:
,где А – эмпирический коэффициент, определяемый по формуле:
.Коэффициент подъемной силы пера руля Су может быть найден по формуле:
,где
; 
(в расчете принимать 
).Тактический диаметр циркуляции можно определить по формулам:
– в грузу:
;– в балласте:
,где Дт – тактический диаметр циркуляции при перекладке руля «на борт».
Зависимость тактического диаметра циркуляции от угла перекладки руля выражается формулой:
.Выдвиг и прямое смещение рассчитываются по формулам:
, 
,где К2 – эмпирический коэффициент, определяемый по формуле:
,где
– относительная площадь пера руля, выраженная в процентах от площади погруженной части ДП: 
.Угол дифферента определяется по формуле:
.Диаметр циркуляции кормовой оконечности судна можно определить по формуле:
,где
.Поступательная скорость на установившейся циркуляции определяется по приближенным формулам:
при перекладке руля «на борт»
;при перекладке руля «пол борта»
Период установившейся циркуляции определяется по формуле:
.Ширина полосы движения судна на циркуляции определяется по формуле:
.3.2 Методика построения циркуляции судна
Кривую эволюционного периода циркуляции можно построить из дуг окружностей переменных радиусов. После поворота судна на угол 180° радиус циркуляции считается постоянной величиной.
Величина радиуса циркуляции постоянно уменьшается от наибольшего значения в начале поворота до значения поворота радиуса установившейся циркуляции.
Относительные значения радиусов неустановившейся циркуляции в зависимости от угла поворота судна и угла перекладки руля показаны в таблице:
Таблица значений Rн/Rц
| Угол перекладки руля, град. | Угол поворота судна, град. | |||||
| 5 | 10 | 30 | 60 | 90 | 120–160 | |
| 35 | 2,20 | 1,80 | 1,30 | 1,15 | 1,10 | 1,06 |
| 15 | 4,40 | 3,20 | 1,90 | 1,60 | 1,40 | 1,30 |
где Rн – радиус неустановившейся циркуляции;
R0 – радиус установившейся циркуляции.
Порядок построения циркуляции:
1. Проводим линию первоначального курса и откладываем на ней в выбранном масштабе отрезок пути судна, пройденного за маневренный период:
.2. Рассчитываем средний радиус поворота судна на угол 10° по данным таблицы. Для этого, например, выбираем из таблицы от ношение радиусов Rн/Rц при углах поворота на 5° и 10° при р = 35. Эти значения будут равны 4,4 и 3,2.