ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.08.2019
Просмотров: 12938
Скачиваний: 276
220
????
волн
=
волн
∙
???? ∙ ????
????
2
2
∙
, кН, (11.21)
где
волн
– коэффициент дополнительного сопротивления на волнении, который
зависит от состояния моря и определяется по (табл. 11.1);
???? – массовая плотность забортной воды, т/м
3
;
????
????
– эксплуатационная скорость судна; уз.
– площадь смоченной поверхности судна; м
2
.
Таблица 11.1 – Значение коэффициента дополнительного сопротивления
на волнении
волн
Состояние моря, баллы
волн
10
-3
1 – 2
3 – 4
5 – 6
0,1 – 0,2
0,3 – 0,4
0,5 – 0,6
Дополнительное сопротивление, вызванное обрастанием корпуса,
определяется по формуле
????
обр
=
обр
∙
???? ∙ ????
????
2
2
∙
, кН, (11.22)
где
обр
– коэффициент обрастания для транспортных судов, совершающих
регулярные рейсы, по мере нарастания времени плавания после докования
вычисляется по приближенной формуле
обр
= ((0,076 ∙ ????
д
) + (0,006 ∙ ????
д
2
)) ∙ 10
−3
, (11.23)
где
????
д
–
число месяцев поcле докования.
11.4 Критическая скорость и просадка судна при движении на
ограниченной глубине
При движении судна по акватории, ограниченной глубины, характер
обтекания судна изменяется. Меняется картина волн, создаваемых судном, и
угол фронта расходящихся волн возрастает до значения
2
p
, при скорости
называемой критической ????
к
.
При эксплуатационной скорости судна ????
????
=
????
к
впереди его корпуса
образуется одиночная волна, а при эксплуатационных скоростях ????
????
>
????
к
образуются только расходящиеся волны. Все это приводит к возрастанию
буксировочного сопротивления, особенно резкому при приближении
221
эксплуатационной скорости судна к ????
к
, а при ????
????
>
????
к
сопротивление несколько
падает и может стать меньше сопротивления на глубокой воде при той же
скорости.
Однако морские транспортные суда не эксплуатируются при
закритических скоростях из-за требуемой очень большой мощности для
преодоления горба сопротивления при эксплуатационной скорости, равной
критической.
Поэтому критическая скорость судна определяется по формуле
ф
к
0,514
g H
, уз., (11.24)
где g – ускорение свободного падения, м/с
2
;
????
ф
– глубина фарватера, м.
Также при движении и маневрировании судна на ограниченной глубине
уровень воды вблизи его корпуса понижается, скорость обтекания
увеличивается, что приводит к просадке кормы судна, и, во избежание касания
дна фарватера, приходится снижать скорость движения. Интенсивное
волнообразование и увеличение скоростей разрушающе действуют на ложе
фарватера, поэтому скорость движения судов на подходных фарватерах
(каналах) необходимо ограничивать.
Просадку кормы судна при движении на мелководье можно определить по
диаграмме (рис. 11.2).
Рис. 11.2 Диаграмма для определения наибольшей просадки кормы судна на мелководье
222
Запас глубины фарватера определяется по формуле
ф
ср
H
H
d
, м, (11.25)
где ????
ф
– глубина фарватера, м;
????
ср
– средняя осадка судна без хода, м.
Число Фруда по длине судна определяется по формуле
0,514
Fr
s
g L
, (11.26)
где ????
????
– эксплуатационная скорость судна, уз.;
g – ускорение свободного падения, м/с
2
;
L – длина судна, м.
11.5 Понятие об управляемости судна
Управляемость – способность судна выдерживать заданное направление
движения (устойчивость на курсе) и изменять его по команде судоводителя
(поворотливость). Свойства антагонистичны: устойчивые на курсе суда имеют
слабую поворотливость (линейные суда), а поворотливые суда (буксиры и
другие портовые суда) не устойчивы на курсе (рыскливы).
Судно считается эксплуатационно-устойчивым на курсе, если его удается
удержать на курсе 3 – 4 небольшими перекладками руля (2
°
− 5
°
)в минуту.
Поворотливость характеризует маневр циркуляция (рис. 11.4).
После перекладки руля на борт судно начинает дрейфовать под действием
силы, приложенной к рулю, в сторону, противоположную повороту. Это
смещение относительно первоначального направления движения называется
обратным смещением. В этот период судно получает крен в сторону поворота.
Постепенно судно разворачивается в сторону поворота, траектория его
движения становится близкой к окружности. При этом судно наклоняется в
другую сторону – наружу от траектории движения. Характерной точкой
траектории является точка, в которой диаметральная плоскость судна (ДП)
перпендикулярна первоначальному направлению движения судна. Расстояние
от начала манёвра до этой точки называется выдвигом, а поперечное смещение
от первоначального направления движения до этой точки называетя прямым
смещением. Диаметр правильной окружности, которую начинает описывать
судно, называется диаметром циркуляции ????
ц
.
Расстояние между первоначальным направлением движения и точкой, в
которой судно (ДП) повернулось на 180
о
, называется тактическим диаметром
циркуляции ????
т
. Поворотливость судна обычно оценивается по отношению
диаметра циркуляции к длине судна (для морских судов 3 – 5) и периодом
223
циркуляции ????
ц
.
Рис. 11.3 Элементы циркуляции судна:
????
1
– выдвиг;
????
2
– прямое смещение;
????
3
– обратное смещение;
???? – угол дрейфа; ????
ц
– диаметр
циркуляции; ????
т
– тактический диаметр циркуляции
Диаметр установившейся циркуляции судна определяется по формуле
????
ц
=
2 ∙ ????
1
∙
????
2
∙ ????
????
, м, (11.27)
где
– объемное водоизмещение, м
3
;
????
р
– площадь боковой проекции погруженной части руля, м
2
;
????
1
– эмпирический коэффициент, определяемый по (рис. 11.4) в
зависимости от параметра
/(????
б
∙ ????);
????
б
– площадь боковой проекции погруженной части судна, м
2
;
???? – длина судна, м;
????
2
– эмпирический коэффициент, определяемый по (рис. 11.4) в
зависимости от угла перекладки руля ????.
Когда судно начинает маневрировать с переложением на некоторый угол
рулем, на него действуют следующие силы (рис. 11.5)
224
Рис. 11.4 Кривые коэффициентов ????
1
,
????
2
- сила
на отклоненном руле ????
????
, которую можно представить
составляющими ????
????????
и
????
????????
;
- центробежная сила
????
ц
с составляющими
????
ц????
и
????
ц????
;
- сила, действующая на погруженную часть корпуса
???? с составляющими ????
????
и ????
????
.
Точка приложения силы ???? в начальной стадии маневрирования приложена
в носовой части судна, но по мере роста угла дрейфа и вследствие
неравномерности распределения угла дрейфа по длине судна в полюсе
поворота (ПП), смещается в корму за центр тяжести (ЦТ) судна. Кроме того,
при маневрировании появляется дополнительная боковая сила на гребном
винте, образующаяся вследствие его работы в косом потоке из-за вращения
судна, а также из-за закручивания струи, отбрасываемой винтом.
Все это может привести к накренению судна во время маневрирования.
Тогда угол крена при маневрировании определяется по формуле
2
0,053
2
ср
s
g
d
z
L h
, рад, (11.28)
где ????
????
– эксплуатационная скорость судна, уз.;
???? – длина судна, м;
ℎ – поперечная метацентрическая высота, м;