Файл: Конспект 3 курс СВ.doc

М

При длине судна более 170 м или неравномерной загрузке рекомендуется проверять общую прочность для нескольких сечений по аналогичным диаграммам, но не только по изгибающим моментам, но и по перерезывающим силам. Расчеты эти весьма трудоёмкие, поэтому на этих судах расчёты обычно выполняются с помощью компьютеров по соответствующим программам.

36. Местная прочность.

Местная прочность – это прочность отдельных конструкций (палуб, двойного дна, переборок, люковых закрытий и т. д.).

В условиях эксплуатации необходимо контролировать прочность при распределении грузов по палубам, люковым крышкам, двойному дну, сравнивая нагрузки с допускаемыми для данного судна. Если на судне отсутствуют удельные допускаемые нагрузки и рекомендации, то можно ориентироваться на распределение грузов и удельные нагрузки вариантов загрузки, рассмотренных в информации об остойчивости судна. Можно считать, что допускается нагрузка - 1,5 т/м² для верхней палубы судов длиной более 140 м, для твиндечной палубы – до 0,74*h_тв , количество груза в трюме Q (b,l – размеры трюма, Т и В – осадка и ширина судна)

37. Буксировочное сопротивление и буксировочная мощность. Пропульсивный коэффициент полезного действия (КПД).

При движении с некоторой скоростью V судно испытывает силу сопротивления воды R , направленную в сторону противоположную его движению. Величина этой силы зависит от размеров и формы обводов корпуса, состояния его наружной обшивки, а также режима и условий движения судна.

При равномерном и прямолинейном движении судна сила сопротивления уравновешивается силой на движителе (упором винта).

Мощность необходимая для преодоления силы сопротивления, называется буксировочной мощностью N_б=R*V (ватт), где V – скорость судна.

Пропульсивный КПД N_б/N_е где N_е мощность двигателя (на фланце.). Пропульсивный КПД учитывает потери мощности в редукторе, валопроводе, гидродинамические потери движителя, взаимодействие движителя и корпуса. Пропульсивный КПД сравнительно не велик ~ 0,6…0,8.

38. Разделение сопротивления на составные части.

Исследования показывают, что для изучения сопротивления его целесообразно разделить на 3 составные части: сопротивление трения - R_f , сопротивленние формы -R_e и волновое сопротивление - R_w . Причины возникновения составляющих сопротивления и принципы их разделения иллюстрирует таблица 1.

Таблица 1. Разделение сопротивления воды движению судна на составляющие

Сопротивлением трения называется часть общего сопротивления, энергия по преодолению которого переходит в кинетическую энергию попутного потока трения-– потока, который увлекается судном при движении из-за сцепления частиц воды с обшивкой судна. В «чистом виде» попутный поток можно увидеть за буксируемым судном.

Сопротивление формы (вихревое) – часть общего сопротивления, энергия по преодолению которого переходит в кинетическую энергию вихрей. Эти вихри можно наблюдать за буксируемым судном. Сопротивление формы обусловлено уменьшением давления воды в кормовой части судна из-за повышения скорости обтекания кормовой оконечности судна при наличии вихрей и соответствующего уменьшения давления.

Волновое сопротивление – часть общего, энергия по преодолению которого переходит в кинетическую энергию волн, образующихся при движении судна. Волновое сопротивление обусловлено силами давления, возникающими при движении судна на разделе двух сред (воды и воздуха) из-за весомости воды.

При движении судна возникает две системы волн: носовая, начинающаяся с гребня волны, и кормовая – начинается с подошвы волны. Эти системы волн состоят из расходящихся и поперечных волн.

39. Методы уменьшения сопротивления.

Сопротивление трения – это основная часть общего сопротивления (~70%). Поэтому следует особое внимание уделять уменьшению шероховатости подводной части корпуса. Следует систематически очищать корпус судна от обрастания и ржавчины. Последние исследования показывают, что метод очистки также существенно влияет на шероховатость и сопротивление. При очистке корпуса старыми методами с помощью ударных инструментов и пескоструйным методом остаются на поверхности микронеровности и наклёп, что увеличивает шероховатость и приводит к ускоренной коррозии. Поэтому в настоящее время считается более прогрессивной очистка корпуса судна струёй воды сверхвысокого давления.

Способствует уменьшению шероховатости и уменьшению сопротивления трения покраска подводной части судна самополирующимися красками. Несмотря на высокую стоимость покрытий, расходы окупаются за несколько месяцев эксплуатации за счёт экономии топлива.

Подводная очистка корпуса позволяет увеличить скорость на 2 узла в ряде случаев. У судов на воздушной подушке и подводных крыльях резко уменьшается площадь соприкосновения корпуса судна с водой, что существенно уменьшает сопротивление.

Увеличение коэффициента общей полноты судна (при неизменном водоизмещении) также сокращает площадь поверхности подводной части судна и уменьшает сопротивление трения. Этот метод эффективен для крупных относительно тихоходных судов.

Для уменьшения волнового сопротивления проектируют суда так, чтобы при проектной скорости кормовая система волн частично гасила носовую систему (интерференция волн). При этом, суммарная энергия волн уменьшается и уменьшается мощность, необходимая для движения судна.

Для уменьшения волновой составляющей сопротивления, носовой оконечности судов придают бульбообразную форму. Бульб порождает свою систему волн, которая интерферирует с основной системой и уменьшает её. Аналогичную роль играет кормовой бульб (сигарообразная форма кормы).

40. Понятие о движителе.

Движителем называется устройство, преобразующее работу главного двигателя в работу по преодолению сопротивления воды движению судна.

Движители бывают:

- активные – использующие энергию ветра (парус, крыло, ротор);

• реактивные – использующие реакцию отбрасываемой воды (весло, гребное колесо, винт, водомёт, крыльчатый движитель).

Крыльчатые движители устанавливаются на портовых судах, для которых необходима высокая маневренность. Диск, на котором расположены вертикальные лопасти, устанавливается заподлицо с горизонтальным участком обшивки судна. Диск с лопастями вращается относительно вертикальной оси и лопасти разворачиваются относительно своей оси так, чтобы создавать упор в нужном направлении. Благодаря этому судно может перемещаться назад, вперёд, лагом и поворачивать без изменения числа оборотов и реверсов двигателей.

На многих портовых буксирах установлены крыльчатые движители. Но, к сожалению, крыльчатые движители имеют и недостатки: высокая стоимость, КПД ниже чем у винтов, значительно теряют эффективность на волнении.

Простота конструкции и передачи крутящего момента на движитель, малое влияние волнения на его эффективность и ряд других преимуществ гребных винтов явились причинами наибольшего распространения их на морских судах.

Гребной винт представляет собой конструкцию в виде ступицы с размещенными на ней лопастями, которые расположены радиально на равных угловых расстояниях друг от друга. Гребные винты изготовляют цельнолитыми или со съёмными лопастями. Различают винты фиксированного шага (ВФШ) и регулируемого шага (ВРШ).

Основными геометрическими характеристиками гребного винта являются: шаг – H_p , диаметр - D_p , - дисковое отношение, шаговое отношение - H_p// D_{p .}

Лопости винта образованы сложными винтовыми поверхностями переменного шага по оси и по радиусу, поэтому можно говорить только об усредненном или номинальном шаге (шаг – перемещение винта за один оборот в твёрдой среде).

Дисковым отношением называется отношение спрямленных площадей лопастей винта к площади диска винта .

К кинематическим характеристикам винта относятся поступь, относительная поступь и скольжение. Поступь – h_p называется перемещение винта за один оборот в жидкой среде. Относительная поступь . скольжение – S=H_p-h_p . Чем больше скольжение, тем больше винт отбрасывает воды и тем больше упор винта. Важнейшей динамической характеристикой винта является его КПД.

41. Понятие об управляемости.

У

Поворотливость оценивается маневром судна «циркуляция» (рис.35) и отношением абсолютных величин диаметра циркуляции (D_ц) , выдвига – l₁ , прямого и обратного смещения –( l₂ , l₃) к длине судна. Примерные соотношения между этими величинами: l₁=(0,6…1,2)*D_ц; l₂=(0,5…0,6)*D_ц; l₃=(0…0,1)*D_ц; D_ц=(4…7)*L; =7..15^о.

Угол дрейфа -- это угол между касательной к траектории движения судна и ДП судна.

Контрольные вопросы по курсу ТУС для заочников третьего курса судоводительской специальности.