Izračun cirkulacijskih elementov. Kroženje plovil

Agilnost plovila pomeni njegovo sposobnost spreminjanja smeri gibanja pod vplivom krmila (krmila) in premikanja po poti te ukrivljenosti. Imenuje se gibanje ladje s pomaknjenim krmilom po ukrivljeni poti cirkulacijo. (Različne točke ladijskega trupa se med kroženjem premikajo po različnih poteh, zato, če ni drugače določeno, pot ladje - pomeni pot njenega CG.)

S takšnim gibanjem je premec ladje (slika 1) usmerjen v notranjost cirkulacije, kot a0 med tangento na trajektorijo CG in premerno ravnino (DP) pa imenujemo kotičekpremik v cirkulaciji.

Središče ukrivljenosti tega odseka poti se imenuje središče cirkulacije (CC), razdalja od CC do CC (točka O) - cirkulacijski radij.

Na sl. 1 prikazuje, da se različne točke vzdolž dolžine ladje premikajo po trajektorijah z različnimi polmeri ukrivljenosti s skupnim CC in imajo različne kote odnašanja. Za točko, ki se nahaja na zadnji strani, sta polmer cirkulacije in kot zanašanja največja. Na DP plovilo ima posebno točko - obrnite drog(RP), kjer je kot odnašanja enak nič, Položaj RP, določen s pravokotnico, spuščeno iz CC na DP, se premakne od CG vzdolž DP naprej za približno 0,4 dolžine ladje; obseg takega premika na različnih ladjah se razlikuje v majhnih mejah. Za točke na DP, ki se nahajajo na nasprotnih straneh SP, imajo koti odmika nasprotna predznaka. Kotna hitrost ladje v procesu kroženja najprej hitro narašča, doseže maksimum, nato pa se, ko se točka delovanja sile Yo premakne proti krmi, nekoliko zmanjša. Ko se momenti sil RuiYo medsebojno uravnotežijo, kotna hitrost pridobi enakomerno vrednost.

Kroženje ladje je razdeljeno na tri obdobja: manevriranje, enako času premika krmila; evolucijsko - od trenutka, ko je premik krmila končan do trenutka, ko linearna in kotna hitrost plovila pridobita ustaljene vrednosti; vzpostavljeno - od konca evolucijskega obdobja in dokler volan ostane v premaknjenem položaju. Elementi, ki so značilni za tipično cirkulacijo, so (slika 2):

Premik l1 - razdalja, na kateri se ladijski CG premakne v smeri začetnega tečaja od trenutka, ko se krmilo premakne do spremembe smeri za 90°;

Premik naprej l2 je razdalja od začetnega položaja ladijskega CG do njegovega položaja po obračanju za 90°, merjeno vzdolž normale na prvotno smer gibanja ladje;

Povratni premik l3 - razdalja, za katero se pod vplivom bočne sile krmila ladijski CG premakne od črte začetnega tečaja v nasprotni smeri od smeri zavoja;

Taktični premer cirkulacije DT - najkrajša razdalja med DP plovila na začetku zavoja in njegovim položajem v času spremembe tečaja za 180 °;

Premer enakomernega kroženja Dset - razdalja med položaji ladijskega DP za dva zaporedna tečaja, ki se razlikujeta za 180 °, pri enakomernem gibanju.

Nemogoče je določiti jasno mejo med evolucijskim obdobjem in uveljavljenim kroženjem, saj sprememba elementov gibanja postopoma izgine. Običajno lahko domnevamo, da po zavoju za 160-180° gibanje pridobi značaj blizu ustaljenega stanja. Tako se praktično manevriranje plovila vedno odvija v nestalnem režimu.

Bolj priročno je cirkulacijske elemente med manevriranjem izraziti v brezdimenzijski obliki - v dolžinah trupa:

v tej obliki je lažje primerjati agilnost različnih ladij. Manjša kot je brezdimenzionalna količina, boljša je okretnost.

Obtočni elementi običajnega transportnega plovila za določen kot krmila so praktično neodvisni od začetne hitrosti v ustaljenem stanju motorja. Če pa se pri prestavljanju krmila poveča hitrost propelerja, bo ladja naredila bolj strm zavoj. , kot v nespremenjenem načinu glavnega motorja (ME).

Priloženi sta dve risbi.

sl.1 sl.2

cirkulacijo pokličite trajektorijo, ki jo opisuje CG ladje, ko se premikate s krmilom, ukrivljenim pod stalnim kotom. Za cirkulacijo so značilne linearne in kotne hitrosti, polmer ukrivljenosti in kot drifta. Kot med vektorjem linearne hitrosti plovila in DP se imenuje kot zamika. Te lastnosti med manevrom ne ostanejo nespremenjene.

Običajno je cirkulacijo razdeliti na tri obdobja: manevrsko, evolucijsko in uveljavljeno.

manevrsko obdobje- obdobje, v katerem se krmilo premakne pod določen kot. Od trenutka, ko se začne premikanje krmila, se ladja začne premikati v nasprotni smeri od premika krmila, hkrati pa se začne obračati v smeri premika krmila. V tem obdobju se pot gibanja CG ladje iz ravne črte spremeni v ukrivljeno s središčem ukrivljenosti na strani, nasprotni strani za polaganje krmila; pride do zmanjšanja hitrosti plovila.

evolucijsko obdobje- obdobje, ki se začne od konca premika krmila in se nadaljuje do konca spremembe kota zanašanja, linearne in kotne hitrosti. Za to obdobje je značilno nadaljnje zmanjšanje hitrosti (do 30 - 50%), sprememba zasuka na zunanjo stran in ostra odstranitev krme na zunanjo stran.

Obdobje stalne cirkulacije- za obdobje, ki se začne ob koncu evolucijskega obdobja, je značilno ravnovesje sil, ki delujejo na ladjo: potisk propelerja, hidrodinamične sile na krmilo in trup, centrifugalna sila. CG trajektorija ladje se spremeni v trajektorijo pravilnega kroga ali blizu njega.

Geometrijsko je pot kroženja značilna z naslednjimi elementi:

Naredi – ugotovljen premer cirkulacije- razdalja med premernima ravninama plovila na dveh zaporednih smereh, ki se pri enakomernem gibanju razlikujeta za 180 °;

DC – taktični premer cirkulacije– razdalja med položaji ladijskega DP pred začetkom zavoja in v času spremembe smeri za 180°;

l1 – promocijo je razdalja med položaji ladijskega CG pred vstopom v obtok do točke kroženja, na kateri se smer ladje spremeni za 90°;

l2 – pristranskost naprej je razdalja od začetnega položaja ladijskega CG do njegovega položaja po obračanju za 90°, merjeno vzdolž normale na začetno smer gibanja ladje;

l3 – obratna pristranskost je največji premik ladijskega CG zaradi zanosa v smeri, hrbtna stran premik krmila (povratni premik običajno ne presega širine plovila B, na nekaterih plovilih pa je popolnoma odsoten);

Tc–obdobje obtoka je čas, ko se plovilo obrne za 360°.

riž. 1.8. Pot plovila pri cirkulaciji

Zgoraj navedene značilnosti kroženja za plovila za pomorski promet srednje tonaže s polnim krmilom na krovu se lahko izrazijo v delcih dolžine plovila in skozi premer stalnega kroženja z naslednjimi razmerji:

Do = (3 ÷ 6)L; Dc \u003d (0,9 ÷ 1,2) Dy; l1 = (0,6 ÷ 1,2)Do;

l2 = (0,5 ÷ 0,6)Do; l3 = (0,05 ÷ 0,1)Do; Tc = πDо/Vc.

Ponavadi vrednosti Naredite; Dc; l1; l2; l3 izraženo v relativnih izrazih (deljeno z dolžino plovila L) - lažje je primerjati agilnost različnih ladij. Manjše kot je razmerje brez dimenzij, boljša je okretnost.

Hitrost obračanja pri velikih tonažnih plovilih se zmanjša za 30 % s krmilom na krovu in za faktor 2 pri obračanju za 180°.

Opozoriti je treba tudi na naslednje določbe:

a) začetna hitrost ne vpliva toliko na Naredi, koliko za njen čas in podaljšanje, pa so opazna le hitra plovila Naredi na veliko stran;

b) ko ladja vstopi v pot kroženja, pridobi list na zunanji strani, katerega vrednost po pravilih registra ne sme presegati 12 °;

c) če med kroženjem poveča število vrtljajev glavnega motorja, bo ladja naredila strmejši zavoj;

d) pri izvajanju kroženja v utesnjenih razmerah je treba upoštevati, da krmni in premčni konec plovila opisujeta pas precejšnje širine, ki postane sorazmeren s širino plovnega poti.

Za presojo agilnosti ladje se cirkulacija običajno analizira kot najpreprostejši tip krivolinijskega gibanja ladje.

Kroženje plovila se imenuje njegovo gibanje s krmiljenjem, ki je odmaknjeno pod stalnim kotom, pa tudi pot, ki jo opisuje težišče plovila.

Po času je krožno gibanje ladje razdeljeno na tri obdobja:

1. Obdobje manevriranja - med njim se krmilno telo premakne na določen kot; z nadaljnjim gibanjem ostane kot premika nespremenjen. V času manevriranja se posamezna plovila šele začenjajo obračati, medtem ko se potisni konvoji pogosto nadaljujejo v ravni črti.

2. Evolucijsko obdobje (evolucija) se začne od trenutka, ko se krmilnik premakne in se nadaljuje do trenutka, ko so nastavljeni vsi parametri, težišče ladje ali vlaka pa začne opisovati pot v obliki kroga.

3. Vzpostavljeno obdobje kroženja se začne od trenutka konca evolucijskega obdobja in se nadaljuje, dokler kot premika ladijskega nadzornega organa ne ostane nespremenjen.

Pot ladje v tretjem obdobju kroženja običajno imenujemo enakomerna cirkulacija. Posebnost ustaljene cirkulacije je konstantnost značilnosti gibanja in njihova nizka odvisnost od začetnih pogojev.

Diagram prikazuje naslednje značilnosti cirkulacije, ki se uporabljajo za njegovo količinsko opredelitev:

− premer enakomernega kroženja vzdolž CG plovila ali konvoja;

− premer stalnega kroženja vzdolž krme plovila ali konvoja;

− taktični premer cirkulacije (razdalja med ladijskim DP na ravni smeri in po obračanju za 180°);

− podaljšanje (hoda) kroženja (premik ladijskega CG v smeri začetnega pravokotnega gibanja do trenutka, ko se ladja obrne za 90°);

− neposredni premik ladje na zavoju (razdalja od črte začetne ravne smeri do CG ladje, obrnjena za 90°);

− povratni premik plovila na zavoju (največja razdalja, za katero se ladijski CG premakne v nasprotni smeri od premika krmila);

− kot odnašanja ladje na zavoju (kot med DP ladje in vektorjem hitrosti na zavoju);

− pol ladijskega zavoja (točka na ladijskem DP ali njegovem podaljšku, kjer je = 0).

Na splošno je slika gibanja ladje glede na obdobja kroženja naslednja. Če se na plovilu, ki se giblje v ravni črti, krmilniki premaknejo pod določen kot, se na krmilih ali rotacijskih šobah pojavi hidrodinamična sila, katere ena od komponent bo normalno usmerjena na diametralno ravnino plovila ( bočna sila).

Pod delovanjem bočne sile se plovilo premakne v smer, nasprotno smeri krmilnega premika. Obstaja povratni premik plovila, katerega največja vrednost bo opažena na točki zadnje pravokotnice. Povratni premik posode vodi do pojava kota odnašanja in tok, ki je sprva potekal vzdolž diametralne ravnine, začne teči na stran, nasprotno smeri krmilnega premika. To vodi do tvorbe bočne hidrodinamične sile na trupu ladje, usmerjene proti premikanju krmilnih elementov in ki deluje praviloma naprej od ladijskega CG.

Pod delovanjem momentov iz stranskih sil na krmilje in trup se ladja vrti okoli navpične osi v smeri premaknjenega krmiljenja. Centrifugalna vztrajnostna sila, ki nastane v tem primeru, je uravnotežena s bočnimi krmilnimi in telesnimi silami, moment teh sil pa je uravnotežen z vztrajnostnimi silami.

V evolucijskem obdobju opazimo intenzivno povečanje kota odnašanja, kar vodi do zmanjšanja vpadnega kota krmila ali vrtljive šobe in ustreznega zmanjšanja velikosti krmilne sile. Hkrati s povečanjem kota zanašanja se sila, ki deluje na trup, poveča in točka njene uporabe se postopoma premakne proti krmi. V istem obdobju se poveča kotna hitrost zavoja in zmanjša polmer ukrivljenosti poti, kar kljub zmanjšanju linearne hitrosti gibanja povzroči povečanje centrifugalne sile vztrajnosti.

Do enakomernega kroženja pride, ko so sile in momenti, ki delujejo na krmilje, ladijski trup, pa tudi vztrajnostne sile in momenti, uravnoteženi in se s časom prenehajo spreminjati. To določa stabilizacijo parametrov gibanja ladje, ki jemljejo konstantne vrednosti pri kotu zavoja od črte začetnega tečaja za 90÷130° za posamezne ladje in 60÷80° za potisnjene konvoje.

Spremembo obremenitve motorja med pospeševanjem plovila lahko ponazorimo na sl. 2.19. Pri namestitvi z neposrednim prenosom na VFSH, če ni sklopk za izklop, se propeler začne vrteti hkrati z zagonom motorja. V prvem trenutku je hitrost ladje blizu nič, zato se bo obremenitev dizla razlikovala glede na značilnost priveznega vijaka dokler se ne seka z regulativno značilnostjo motorja (oddelek 1-2), ki ustreza določenemu položaju krmilne ročice regulatorja vseh načinov. Nadalje, ko se hitrost ladje poveča, se obremenitev zmanjša v skladu z regulativnimi značilnostmi motorja (oddelek 2-3). V točki 3 plovilo zaključi svoj pospešek do hitrosti, ki jo določa vijak značilnost II. Nadaljnje pospeševanje, dokler ni dosežena zahtevana hitrost posode, se izvaja v skladu s karakteristiko vijaka (oddelki 3-5 ÷ 13-14) V ta namen je krmilna ročica regulatorja vseh načinov nastavljena na več vmesnih položajev, ki ustrezajo glede na regulativne značilnosti motorja. Običajno je pri vsakem vmesnem položaju krmilne karakteristike motorja potrebna zamuda, da se doseže ustrezna hitrost plovila in ugotovi toplotno stanje motorja. Zasenčena območja ustrezajo delu motorja, ki se dodatno porabi za pospeševanje plovila. Stopenjsko pospeševanje plovila vam omogoča, da porabite manj dela motorja in odpravlja možnost njegove preobremenitve.

riž. 2.19. Spreminjanje obremenitve motorja med pospeševanjem plovila

V primerih zasilnega pospeševanja plovila se krmilna ročica regulatorja vseh načinov po zagonu motorja takoj prestavi iz položaja v položaj, ki ustreza nazivni hitrosti ročične gredi. Tir visokotlačne črpalke za gorivo regulator premakne v položaj, ki ustreza največjemu dovodu goriva. To vodi k dejstvu, da se sprememba efektivne moči in hitrosti ročične gredi med obdobjem pospeševanja zgodi vzdolž bolj strme vijačne karakteristike (na sliki 2.19 - glede na karakteristiko, ki ustreza relativni hitrosti plovila = 0,4). V točki 15 motor doseže zunanjo nazivno hitrost, značilno za motor. Z nadaljnjim pospeševanjem plovila se bo obremenitev motorja spremenila glede na zunanjo nazivno hitrost, značilno za motor (oddelek 15-14). Točka 14 označuje obremenitev motorja ob koncu pospeška plovila.

Na sl. Slika 2.19 prikazuje dinamiko spremembe obremenitve motorja med pospeševanjem ladje ob predpostavki, da bodo v enem primeru (ob počasnem pospeševanju ladje) obremenitve v glavnem določene s položajem vijačne karakteristike, in s hitrim pospeševanjem ladje bo motor dosegel zunanjo karakteristiko nazivne hitrosti. V tem primeru je motor preobremenjen s količino efektivnega navora.

Zgoraj smo upoštevali način overclockinga ob prisotnosti VFS. Namestitev s CPP zagotavlja hitrejši pospeševalni proces plovila zaradi možnosti polne izrabe efektivne moči motorjev in pridobivanja višjih vlečnih lastnosti plovila.

Pogoji delovanja motorja med pospeševanjem plovila so odvisni od načina nadzora dovoda goriva in od zakona gibanja krmilnikov motorja.

Spreminjanje obremenitve motorjev med kroženjem ladje. Glede na naravo učinka obremenitve na glavne motorje je treba celoten krožni manever ladje razdeliti na odseke vstopa in izstopa iz obtoka ter odsek gibanja s stalnim polmerom kroženja. V prvih dveh odsekih motorji delujejo v nestabilnih pogojih, ki so posledica spremembe hitrosti ladje, kota odnašanja in kota krmila. Ob ohranjanju polmera kroženja motorji delujejo v ustaljenih pogojih, ki pa se razlikujejo od tistih, ki so se zgodili med vožnjo ladje na ravni smeri. Med kroženjem se ladja premika ne le vzdolž polmera, temveč tudi z odnašanjem; njegova hitrost pade pri enaki frekvenci vrtenja propelerske gredi, propelerji delujejo v poševnem toku vode, njihova učinkovitost se zmanjša. V zvezi s tem se obremenitev motorja poveča. Povečanje obremenitve motorja je odvisno od hitrosti, od oblike konture ladijskega trupa, zasnove krmil in kota njihovega premika.

Krivolinijska pot, ki opisuje težišče plovila, ko se krmilo premakne pod določen kot in nato zadrži v tem položaju, se imenuje cirkulacijo.

Obstajajo tri obdobja kroženja: manevrsko, evolucijsko in obdobje enakomernega kroženja. Manevrsko obdobje kroženja določeno z začetkom in koncem premika krmila, t.j. časovno sovpada s trajanjem premika krmila. V tem obdobju se ladja še naprej premika skoraj naravnost. Evolucijsko obdobje cirkulacije se začne od konca premika krmila in konča, ko elementi gibanja dobijo enakomeren značaj, t.j. nehaj spreminjati sčasoma. Obdobje enakomernega kroženja se začne na koncu evolucijskega obdobja in traja, dokler je ladijsko krmilo v premaknjenem položaju.

Pot krivolinijskega gibanja težišča plovila, t.j. za njegovo cirkulacijo so značilni naslednji elementi:

Premer kroženja v stanju dinamičnega ravnovesja (D c)- premer kroga, ki ga opisuje ladja v obdobju enakomernega kroženja, ki se začne po tem, ko se ladja obrne za 90-180°; Taktični premer cirkulacije (D t)- najkrajša razdalja med središčnico ladje na začetku zavoja in potem, ko se je začetni smer spremenil za 180°. Umaknite l 1 razdalja, za katero se težišče ladje premakne v smeri prvotne smeri od točke, na kateri se začne kroženje, do točke, ki ustreza spremembi smeri ladje za 90°. Pomik naprej l 2- razdalja od začetnega smeri plovila do položaja težišča v času zasuka plovila za 90°. Povratna pristranskost l 3- največja razdalja, za katero se težišče ladje premakne od črte začetnega tečaja v nasprotni smeri od zavoja.

Značilnosti cirkulacije vključujejo tudi: obdobje enakomernega kroženja T - čas obrata plovila za 360 °; kotna hitrost vrtenja ladje pri ustaljenem kroženju ω = 2π / Т.

Koraki za pripravo krmilnega orodja pred odhodom ladje na morje

Navodila za žirokompas. Popravek žirokompasa

Meridian žirokompasa - smer, v kateri je nameščena glavna os žirokompasa

Gikokompasov smer je smer ladijske središčne črte, merjena z vodoravnim kotom med severnim delom poldnevnika žirokompasa in sprednjim delom središčne črte ladje.

Ležaj žirokompasa - smer do mejnika, merjena z vodoravnim kotom med severnim delom poldnevnika žirokompasa in smerno črto.

Reverzni smer žirokompasa - smer, nasprotna smeri subjekta.

Popravek žirokompasa - kot v ravnini pravega obzorja med pravim in žirokompasnim meridianom.

Vrste nagiba ladij. nagibni elementi

nagibanje ladij- oscilatorna gibanja, ki jih ladja naredi okoli položaja svojega ravnotežja. Obstajajo tri vrste valjanja ladij: a) navpično- nihanja posode v navpični ravnini v obliki periodičnih translacijskih premikov; b) na krovu(ali bočno) - vibracije plovila v ravnini okvirjev v obliki kotnih premikov; v) kobilica(ali vzdolžni) pitching - nihanja posode v diametralni ravnini, tudi v obliki kotnih premikov. Ko plovilo pluje po neravni vodni površini, se vse tri vrste kotaljenja pogosto pojavljajo hkrati ali v različnih kombinacijah.

Dve vrsti nihanja ladje na roll: prost(na mirni vodi), ki nastanejo po vztrajnosti po prenehanju sil, ki so jih povzročile, in prisiljen, ki jih povzročajo zunanje občasno uporabljene sile, kot so morski valovi.

Kotalni elementi:

Kotalna amplituda (a) - največje odstopanje plovila od prvotnega položaja, merjeno v stopinjah. Razpon zvitka(b) - vsota dveh zaporednih amplitud (naklon plovila na obeh straneh).

Tekoče obdobje (in)- čas med dvema zaporednima nagiboma ali čas, v katerem ladja naredi celoten cikel nihanja in se vrne v položaj, v katerem se je začelo odštevanje.

28 (10.1) Poimenujte značilnosti načinov krmiljenja: "enostavno", "sledenje", "samodejno"

S takšnim gibanjem je lok plovila (slika 1) usmerjen v notranjost cirkulacije, kot a 0 med tangento na trajektorijo CG in premerno ravnino (DP) pa imenujemo kot zamika pri cirkulaciji.

Središče ukrivljenosti tega odseka poti se imenuje središče cirkulacije (CC), razdalja od CC do CC (točka O) - cirkulacijski radij.

Na sl. 1 prikazuje, da se različne točke vzdolž dolžine ladje premikajo po trajektorijah z različnimi polmeri ukrivljenosti s skupnim CC in imajo različne kote odnašanja. Za točko, ki se nahaja na zadnji strani, sta polmer cirkulacije in kot zanašanja največja. Na DP plovilo ima posebno točko - obrnite drog(RP), kjer je kot odnašanja enak nič, Položaj RP, določen s pravokotnico, spuščeno iz CC na DP, se premakne od CG vzdolž DP naprej za približno 0,4 dolžine ladje; obseg takega premika na različnih ladjah se razlikuje v majhnih mejah. Za točke na DP, ki se nahajajo na nasprotnih straneh SP, imajo koti odmika nasprotna predznaka. Kotna hitrost plovila v procesu kroženja najprej hitro narašča, doseže maksimum, nato pa se, ko se točka delovanja sile Y o premakne proti krmi, nekoliko zmanjša. Ko se momenta sil P y in Y o uravnotežita, pridobi kotna hitrost enakomerno vrednost.

-podaljšek l 1- razdalja, na kateri se ladijski CG premakne v smeri začetnega tečaja od trenutka, ko se krmilo premakne do spremembe smeri za 90°;

- premik naprej l 2- oddaljenost od začetne črte tečaja do CG ladje v trenutku, ko se je njen tečaj spremenil za 90°;

- povratni naklon l 3- razdalja, za katero se pod vplivom bočne sile krmila ladijski CG premakne iz črte začetnega tečaja v smer, nasprotno smeri zavoja;

- taktični premer cirkulacije D T- najkrajša razdalja med DP plovila na začetku zavoja in njegovim položajem v času spremembe smeri za 180°;

- nastavljen premer enakomerne cirkulacije D- razdalja med položaji ladijskega DP za dva zaporedna tečaja, ki se razlikujeta za 180 °, pri enakomernem gibanju.

Bolj priročno je cirkulacijske elemente med manevriranjem izraziti v brezdimenzijski obliki - v dolžinah trupa:

v tej obliki je lažje primerjati agilnost različnih ladij. Manjša kot je brezdimenzionalna količina, boljša je okretnost.

Priloženi sta dve risbi.