ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.08.2019
Просмотров: 12941
Скачиваний: 276
195
9.24. Определить критические давление
р и дисковое отношение ????
кр
гребного винта судна по (рис. З.1 приложения З), если известно: упор
???? = 124,5 кН, диаметр ???? = 7,8 м, и глубина погружения оси гребного винта
???? = 5,0 м.
9.25. Найти критическое давление р и диаметр
???? гребного винта судна по
(рис. З.1 приложения З), если известно: критическое дисковое отношение
????
кр
= 0,50, упор
???? = 99,1 кН/м
2
, и глубина погружения оси гребного винта
???? = 3,0 м.
9.26. Рассчитать критическое дисковое отношение
????
кр
и упор
???? гребного
винта судна по (рис. З.1 приложения З), если известно: критическое давление
р = 6,0 кН/м
2
, диаметр ???? = 6,7 м, и глубина погружения оси гребного винта
???? = 7,0 м.
9.27. Вычислить коэффициент упора
????
1
и относительную поступь
????
????
гребного винта судна по (рис. З.2 приложения З), если известно: шаговое
отношение
H
D
= 1,00 и коэффициент полезного действия
????
????
= 0,40.
9.28. Определить коэффициент момента
????
2
и относительную поступь
????
????
гребного винта судна по (рис. З.3 приложения З), если известно: шаговое
отношение
H
D
= 1,20 и коэффициент полезного действия
????
????
= 0,50.
9.29. Найти шаговое отношение
H
D
= и коэффициент полезного действия
????
????
гребного винта судна по (рис. З.2 приложения З), если известно: коэффициент
упора ????
1
= 0,200 и относительная поступь
????
????
= 0,40.
9.30. Вычислить шаговое отношение
H
D
и коэффициент полезного действия
????
????
гребного винта судна по (рис. З.3 приложения З), если известно:
коэффициент момента ????
2
= 0,040 и относительная поступь
????
????
= 0,50.
9.31. Определить коэффициент упора
????
1
и диаметр
???? гребного винта судна
по (рис. З.2 приложения З), если известно: шаговое отношение
H
D
= 0,80,
коэффициент полезного действия ????
????
= 0,42, осевая скорость
????
????
= 4,9 м/с, и
частота вращения гребного винта ???? = 144 об/мин.
9.32. Рассчитать коэффициент момента
????
2
и частоту вращения
???? гребного
винта судна по (рис. З.3 приложения З), если известно: шаговое отношение
H
D
= 1,30, коэффициент полезного действия
????
????
= 0,38, осевая скорость
????
????
= 9,1 м/с, и диаметр гребного винта
???? = 6,9 м.
9.33. Найти коэффициент упора
????
1
и критическое давление р гребного
винта судна по (рис. З.2 приложения З), если известно: упор ???? = 333,5 кН,
шаговое отношение
H
D
= 1,40, относительная поступь
????
????
= 0,70 и диаметр
???? = 2,9 м.
196
9.34. Определить коэффициент момента
????
2
и критическое давление
р
гребного винта судна по (рис. З.3 приложения З), если известно: упор
???? = 444,3 кН, шаговое отношение
H
D
= 1,30, коэффициент полезного действия
????
????
= 0,64 и диаметр
???? = 3,3 м.
9.35. Вычислить шаговое отношение
H
D
и относительную поступь
????
????
гребного винта судна по (рис. З.2 приложения З), если известно: коэффициент
упора ????
1
= 0,350 и коэффициент полезного действия
????
????
= 0,34.
197
ГЛАВА 10 КАЧКА СУДНА
10.1 Основные понятия
Качкой называется совокупность колебательных движений около
положения равновесия, совершаемых судном под действием внешних сил.
Как всякое свободное тело, плавающее судно имеет шесть степеней
свободы и может совершать столько же видов движения – три поступательных
вдоль взаимно перпендикулярных осей и три вращательных относительно тех
же осей. Из этих движений любые смещения и вращение в горизонтальной
плоскости не приводят к появлению восстанавливающих сил, и, по отношению
к ним, судно находится в безразличном состоянии равновесия. В отношении же
вертикальных перемещений и вращений относительно горизонтальных осей
равновесие судна устойчиво. Поэтому на тихой воде судно может совершать
три вида качки, называемых основными видами:
- бортовую качку, при которой колебания совершаются вокруг
продольной оси ????, проходящей через центр тяжести судна;
- килевую качку, при которой колебания совершаются вокруг поперечной
оси ????, проходящей через тот же центр;
- вертикальную качку, при которой колебания совершаются вдоль
вертикальной оси ????, относительно ватерлинии статического равновесия.
При плавании на волнении благодаря появлению периодических
возмущающих сил в общем случае судно может иметь шесть видов качки – три
основных, указанных выше, и три дополнительных:
- продольно-поступательную – колебания вдоль продольной оси
????;
- поперечно-поступательную – колебания вдоль поперечной оси
????;
- рыскание – вращательные колебания вокруг вертикальной оси
????.
На морском волнении судно, как правило, испытывает все три основных
вида качки одновременно.
Качка характеризуется следующими параметрами:
- амплитуда – максимальное отклонение (угловое в градусах для бортовой
????
0
и килевой качки
????
0
, линейное в метрах
, для вертикальной качки) от
положения равновесия;
- период – время совершения одного полного колебания, измеряемое в
секундах
- круговая (угловая) частота – число колебаний за
2???? секунд.
Колебания, характеризующие бортовую, килевую и вертикальную качкy,
описываются уравнениями
???? = ????
max
∙ ????
−????
б
∙????
∙ cos(????
б
∙ ???? − ????
б
), (10.1)
???? = ????
max
∙ ????
−????
к
∙????
∙ cos(????
к
∙ ???? − ????
к
), (10.2)
198
=
max
∙ ????
−????
в
∙????
∙ cos(????
в
∙ ???? − ????
в
). (10.3)
где ???? – время;
????
б
, ????
к
, ????
в
– коэффициент демпфирования;
????, ????,
– углы поперечных и продольных наклонений судна и вертикальное
перемещение его центра масс при качке;
max
, ????
max
,
max
– максимальные значения углов и вертикального
перемещения;
б
,
к
,
в
– круговые частоты колебаний;
????
б
, ????
к
, ????
в
– фазовые углы.
Последствия, которые может вызвать качка, разнообразны по своему
характеру и степени опасности. Главнейшие из них состоят в следующем:
- появлению опасного крена, который может привести к потере
остойчивости и опрокидыванию судна;
- смещению сыпучих грузов, срыву недостаточно закрепленных грузов и
судовых механизмов, вследствие наклонений и сил инерции;
- перелому
корпуса судна, вызванному возникшими опасными
напряжениями и деформациями, в связях и перекрытиях судового корпуса, из-
за появившихся во время качки чрезмерных дополнительных инерционных сил;
- деформации корпуса от ударов оконечности о воду при продольной
качке (явление слеминга);
- заливанию палубы при зарывании корпуса под поверхность волн, что
ухудшает условия работы экипажа и может привести к затоплению отсеков
судна через грузовые люки и двери надстроек и рубок;
- потере скорости хода судна и увеличению расхода топлива главным
двигателем из-за возрастания сопротивления движения судна и ухудшения
работы движителя;
- ухудшению условий работы судовых механизмов и приборов из-за
возникших дополнительных динамических нагрузок;
- затруднению обслуживания судовых механизмов и управления судном;
- оказанию вредного физиологического воздействия на экипаж и
пассажиров.
10.2 Качка судна на тихой воде
Наиболее простым видом качки являются малые колебания судна на
спокойной воде после того, как оно выведено из состояния равновесия и затем
предоставлено самому себе. Возникающие при этом колебания называются
свободными или собственными колебаниями. Важность изучения свободных
колебаний состоит в том, что они полностью определяют динамические
свойства судна как колебательной системы и, ввиду этого, играют
первостепенную роль при исследовании качки судна на волнении.
199
Для того чтобы получить простейшие уравнения отдельных видов качки,
сделаем следующие допущения:
- отклонения судна от положения равновесия малы, так что в их пределах
площадь ватерлинии можно считать неизменной, а восстанавливающие
моменты определять метацентрическими формулами остойчивости;
- центры тяжести судна и площади ватерлинии располагаются на одной
вертикали;
- главные центральные оси инерции масс судна горизонтальны.
Предположим, что судно, плавающее в состоянии равновесия, погружено
дополнительно на малую величину
и затем отпущено. Тогда, кроме ранее
уравновешенных сил веса ???????? = ∆ и поддержания ∆ = ???? ∙ ∇, на него будет
действовать избыточная сила поддержания, равная весу воды в объеме
дополнительно вошедшего в воду слоя, т. е. ???? ∙ ????
вл
∙
(рис. 10.1),
где ????
вл
– площадь ватерлинии.
Рис. 10.1 К выводу уравнения вертикальной качки
Эта сила будет направлена вверх и действовать вдоль вертикали,
проходящей через центр тяжести площади ватерлинии. Силу сопротивления
качке пока учитывать не будем.
В соответствии с принципом Даламбера для получения уравнения
движения необходимо к действующим силам добавить силы инерции, которые
складываются из сил инерции массы судна ∆ и увлекаемых им масс воды ????∆
(присоединенная масса).
В результате получим следующее дифференциальное уравнение
вертикальной качки
вл
..
0
S
.
(10.4)
Поделив на коэффициент при первом члене и обозначив