Определение элементов циркуляции судна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Определение элементов циркуляции судна

1.1 Расчет элементов циркуляции и инерционных характеристик судна

2. Определение инерционных характеристик судна

2.1 Активное торможение

2.2 Пассивное торможение

2.3 Разгон судна

3. Расчет дополнительных данных для таблицы маневренных элементов

3.1 Увеличение осадки судна на мелководье

3.1.1 Дополнительное приращение осадки при плавании в канале

3.2 Увеличение осадки судна от крена

3.3 Определение запаса глубины на ветровое волнение

3.4 Маневр “Человек за бортом”

Литература



1. Определение элементов циркуляции судна

циркуляция маневр судно мелководье

1.1 Расчет элементов циркуляции и инерционных характеристик судна

Исходные данные т/х «Капитан Смирнов»

Физические величины	Условное обозначение	Единица измерения	Числовое значение
Объемное водоизмещение в грузу	Дгр	м3	35000
Объемное водоизмещение в балласте	Дбал	м3	20700
Длина судна между перпендикулярами	L	м	200
Ширина судна	B	м	30
Средняя осадка в грузу	dср, м (гр)	м	10
Средняя осадка носом в балласте	dн, м (бал)	м	6,2
Средняя осадка кормой в балласте	dк, м (бал)	м	6,8
Индикаторная мощность главного двигателя	Ni	л.с.	50000
Диаметр гребного винта	Dв	м	5,7
Шаг винта	Нв	м	7,4
Частота вращения винта	n0	об/мин	130
Скорость полного хода в грузу	V0 (гр)	узл	23,5
Скорость полного хода в балласте	V0 (бал)	узл	25
Время первого периода	Т1	с	5
Время второго периода	Т2	с	60
Время реакции судна на перекладку руля	Тр	с	20
Коэффициент общей полноты	Св		0,70
Коэффициент полноты мидель-шпангоута	См		0,97
Коэффициент полноты ДП	Сд		0,96

Диаметр установившейся циркуляции с некоторыми допущениями рассчитывается по эмпирической формуле Шенхера:



в грузу (15є) Д0 = 1808,5 (м)

в грузу (35є) Д0 = 914 (м)

в балласте (15є)Д0 = 2449,6 (м)

в балласте (35є) Д0 = 1238 (м)

где К1 - эмпирический коэффициент, зависящий от отношения

где Ад = Сд•L•dср

в грузу Ад = 1920 (м2)

в балласте Ад = 1248 (м2)

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

в грузуК1 = 0,55

в балластеК1 = 0,35

Площадь пера руля определяется по формуле:

в грузу Ар = 31,25 (м2)

в балласте Ар = 20,3 (м2)

где А - эмпирический коэффициент, определяемый по формуле:

А = 64

Коэффициент подъемной силы пера руля Су может быть найден по формуле:

в грузу (15є)Су = 0,705

в грузу (35є)Су = 1,646

в балласте (15є)Су = 0,577

в балласте (35є)Су = 1,347

где

в грузур = 1,568

в балластер = 1,019

hр = 0,7 • dср (в расчете принимать hр= 0,7 • dср)

hр = 0,7 • 10 = 7 (м) (в грузу)

dср = (dн + dк ) / 2 = 6,5 (м)

hр = 0,7 • 6,5 = 4,55 (м) (в балласте)

в грузу hр= 7 (м)

в балласте hр= 4,55 (м)

Тактический диаметр циркуляции можно определить по формулам:

В грузу



Дт = 686,8 (м)

в балласте

Дт = 805,2 (м)

где Дт - тактический диаметр циркуляции при перекладке руля “на борт”.

Зависимость тактического диаметра циркуляции от угла перекладки руля выражается формулой:

в грузу (15є)Дi = 1055,7(м)

в грузу (35є)Дi = 685,9 (м)

в балласте (15є)Дi = 1237,7 (м)

в балласте (35є)Дi = 804,1 (м)

Выдвиг и прямое смещение рассчитываются по формулам:

в грузу (15є) l1 = 951,67 (м)

в грузу (35є) l1 = 558,78 (м)

в балласте (15є) l1 = 1088,1 (м)

в балласте (35є)l1 = 665,4 (м)



в грузу (15є) l2 = 606,5 (м)

в грузу (35є) l2 = 248,55 (м)

в балласте (15є)l2 =732,2 (м)

в балласте (35є)l2 = 339 (м)

где К2 - эмпирический коэффициент, определяемый по формуле:

в грузуК2 = 3,437

в балластеК2 = 3,777

где - относительная площадь пера руля, выраженная в процентах от площади погруженной части ДП.

в грузу Ар = 1,628

в балласте Ар = 1,628

Угол дифферента определяется по формуле:

в грузу = 0є

в балласте = 0,172є

Диаметр циркуляции кормовой оконечности судна можно определить по формуле:



в грузу (15є)Дк = 1065,6 (м)

в грузу (35є)Дк = 706,4 (м)

в балласте (15є)Дк = 1245 (м)

в балласте (35є) Дк = 819,7 (м)

где

в грузу (15є) = 5,7є

в грузу (35є) = 11,3є

в балласте (15є) = 4,2є

в балласте (35є) = 8,3є

Поступательная скорость на установившейся циркуляции определяется по приближенным формулам:

при перекладке руля “на борт” Vц = 0,58•V0

при перекладке руля “пол борта” Vц = 0,79•V0

в грузу (15є)Vц = 9,55 (м/с)

в грузу (35є)Vц = 7,01 (м/с)

в балласте (15є) Vц = 10,16 (м/с)

в балласте (35є)Vц= 7,46 (м/с)

Период установившейся циркуляции определяется по формуле:

в грузу (15є)Тц = 9,91

в грузу (35є)Тц = 6,82

в балласте (15є)Тц = 6.6

в балласте (35є) Тц = 4.5

Ширина полосы движения судна на циркуляции определяется по формуле:

в грузу (15є)S = 49,7 (м)

в грузу (35є)S = 68,55 (м)

в балласте (15є) S = 57.7 (м)

в балласте (35є) S = 83.8 (м)

Результаты расчетов сведены в следующую таблицу:

Таблица 2

	В ГРУЗУ	В БАЛЛАСТЕ
	15°	35°	15°	35°
До м	1808,5	914,0	1279,7	646,7
Дт м	1055,7	686,8	1237,7	805,2
l1 м	951,7	558,8	1088,1	656,4
l2 м	606,5	248,6	732,3	339,0
b°	5,7	11,3	8,1	15,9
Дк м	1065,6	706,4	1251,7	832,7
Тц мин	9,9	6,8	6,6	4,5
D S м	49,7	68,6	57,7	83,8

Построение циркуляции:

Отрезок пути судна, пройденного за маневренный период:

Sм = V0 • Тр

в грузу Sм = 241,78 (м)

в балласте Sм = 257,2 (м)

Таблица 3

	В грузу	В балласте
	15°	35°	15°	35°
10°	1809	1737	1280	1229
30°	1402	1165	992	825
60°	1108	800	784	566
90°	1017	685	720	485
120°	977	617	691	437
160°	959	594	678	420
Sм,м	242		257



2. Определение инерционных характеристик судна

2.1 Активное торможение

Активное торможение рассчитывается в три периода:

1-й этап - это время прохождения команды «Стоп» до остановки вращения винта;

2-й этап - время пассивного торможения от момента остановки вращения винта до начала его работы на задний ход. Это время зависит от скорости движения судна и задано в начальных;

3-й этап - собственно активное торможение.

Расчет ведется до полной остановки судна (Vк=0). Принимаем:

Vспх = 0,75 • V0

Vмпх = 0,5 • V0

в грузу Vппх = 12,01 (м/с)

Vспх = 9,07 (м/с)

Vмпх = 6,05 (м/с)

в балласте Vппх = 12,86 (м/с)

Vспх = 9,65 (м/с)

Vмпх = 6,4 (м/с)

Определяем сопротивление воды движению судна на полном ходу по формуле Рабиновича:

R0 = 6 • Ам • V02

в грузуR0 = 255,19 (т)

в балластеR0 = 187,7 (т)

где Ам = См • В • dср

в грузу Ам = 291 (м2)

в балласте Ам = 189,2 (м2)

Инерционная постоянная:

в грузуS0 = 2306,3 (м)

в балластеS0 = 2098,5 (м)

где m1 - масса судна с учетом присоединенной массы

где с = 1,025

в грузуm1 = 4026,8

в балластеm1 = 2381,6

Упор винта на заднем ходу:

РЗХ = 181,3 (тс)

где

Мш = 227,7

Nе = з • Ni

Nе = 41346,8 (л.с.)

з - может быть определена по формуле Эмерсона:



= 0,83

Путь, пройденный в первом периоде:

S1 = Vн • Т1

в грузуS1 = 60,45(м) (ППХ)

S1 = 45,3(м) (СПХ)

S1 = 30,2(м) (МПХ)

в балласте S1 = 64,3(м) (ППХ)

S1 = 48,2(м) (СПХ)

S1 = 32,2(м) (МПХ)

Скорость судна в конце второго периода:

в грузуV2 = 9,18 (м/с) (ППХ)

V2 = 7,34 (м/с) (СПХ)

V2 = 5,22 (м/с) (МПХ)

в балласте V2 = 9,4 (м/с) (ППХ)

V2 = 7,56 (м/с) (СПХ)

V2 = 5,43 (м/с) (МПХ)

Путь пройденный судном во втором периоде:



в грузуS2 = 630,7(м) (ППХ)

S2 = 488,4(м) (СПХ)

S2 = 336,8(м) (МПХ)

в балластеS2 = 657,1(м) (ППХ)

S2 = 511,1(м) (СПХ)

S2 = 354,2(м) (МПХ)

Путь, проходимый судном в третьем периоде:

в грузуS3 = 1851,4

S3 = 481,5

S3 = 269

в балласте S3 = 462,1

S3 = 321

S3 = 177,8

Время третьего периода:

в грузуt3 = 553,4(с)

t3 = 141,2(с)

t3 = 107,1(с)

в балласте t3 = 106,2(с)

t3 = 89,5(с)

t3 = 67,4(с)

Общий путь и время торможения:

Sт = S1 + S2 + S3

в грузу Sт = 2549,6(м)

Sт = 1015,3(м)

Sт = 636(м)

в балласте Sт = 1183,6(м)

Sт = 880,3(м)

Sт = 564,1(м)

tт = t1 + t2 + t3

2.2 Пассивное торможение

Расчет ведется до скорости Vк = 0,2 • V0.в грузу Vк = 2,418 (м/с)

в балласте Vк = 2,572 (м/с)

Определяем время пассивного торможения:

грузу tn = 763(с)

tn = 699(с)

tn = 572(с)

в балласте tn = 653(с)

tn = 598(с)

tn = 490(с)

в грузу Sn = 3712(м)

Sn = 3048(м)

Sn = 2113(м)

в балласте Sn = 3377(м)

Sn = 2774(м)

Sn = 1923(м)

2.3 Разгон судна

Расчет судна ведется до скорости Vк = 0,9 • V0в грузу Vк = 21,1 (узл)

в балласте Vк = 22,5 (узл)

Определяем путь и время разгона по эмпирической формуле:

Sр = 1,66 • С

где С - коэффициент инерционности, определяемый по выражению:

Результаты расчетов сведены в следующую таблицу:

Таблица 4

	ППХ	СПХ	МПХ	ППХ	СПХ	МПХ
Ам,м2	291,0	------	-------	189,1	------	------
Rо, т	255,1	------	------	187,7	------	------
S1, м	60,4	45,3	30,2	64,3	48,2	32,2
V2, м/с	9,19	7,3	5,2	9,4	7,6	5,4
M1, т	4026	------	------	2381	------	------
S2 м	631	488	337	657	511	354
Мш	228	------	------	------	------	------
Рзх, т	37,1	------	------	------	------	------
S3, м	1851	482	269	462	321	178
T3, с	553	14	107	106	89	67
St, м	2543	1015	636	1184	880	564
T, с	618	206	172	171	154	132
Tсв c	763	699	572	653	598	489
Sсв м	3712	3048	2113	3377	2774	1923
С	9,03	------	------	6,4	------	------
Тр мин	7,56	------	------	5,05	------	------
Sр кб	15	------	------	10,7	------	------

3. Расчет дополнительных данных для таблицы маневренных элементов

3.1 Увеличение осадки судна на мелководье

Величина увеличения осадки судна на мелководье может быть рассчитана по формулам института гидрологии и гидромеханики Украины (формула Г. И. Сухомела), модифицированным А. П. Ковалевым:

при

при

где - отношение глубины моря к средней осадке;

k - коэффициент, зависящий от отношения длины к ширине судна.

Таблица 5 для определений k:

Таблица 5

L/B	4	5	6	7	8	9
K	1,35	1,03	0,80	0,62	0,55	0,48

L/B = 6,7

k = 0,82

Таблица 6

Vуз	3	5	7	9	11	13	15
Ddм, при h/d=1.4	0,01	0,04	0,08	0,13	0,20	0,28	0,37
Ddм, при h/d=2,0	0,01	0,03	0,06	0,09	0,14	0,20	0,26
Ddм, при h/d=3,0	0,01	0,02	0,05	0,08	0,11	0,16	0,21

График 1. зависимости приращения осадки от скорости судна на мелководье

3.1.1 Дополнительное приращение осадки при плавании в канале

где k' - коэффициент, зависящий от отношения площадей сечения канала и погруженной части мидельшпангоута.

Таблица 7. Для определения k'

Ак/Ам	4	5	6	7	8	10	12
k'	0,98	0,61	0,44	0,35	0,24	0,18	0,15

Таблица 8

Vуз	3	5	7	9	11	13	15
d м, при Ак/Ам=4	0,02	0,06	0,13	0,21	0,31	0,44	0,58
d м, при Ак/Ам=6	0,01	0,03	0,06	0,09	0,14	0,20	0,26
d м, при Ак/Ам=8	0,01	0,02	0,03	0,05	0,08	0,11	0,14



График 2. Дополнительное приращение осадки при плавании в канале

3.2 Увеличение осадки судна от крена

Увеличение осадки при различных углах крена рассчитывается по формуле:

Результаты расчета представлены в табличной форме для углов крена до 10є:

Таблица 9

Q°	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
dм	0,26	0,52	0,79	1,05	1,31	1,58	1,84	2,11	2,38	2,64

3.3 Определение запаса глубины на ветровое волнение

Волновой запас глубины определяется в соответствии с приложением 3 РШС - 89 для высот волн до 4 метров и представляется в табличной форме.

Таблица 10

Длина судна, м	Высота ветровых волн, м
	1	2	3	4
200	0.1	0.3	0.7	1.1

Суммарное приращение осадки в канале

Таблица 11

Vуз	3	5	7	9	11	13	15
Dd м, при Ак/Ам=4	0,04	0,11	0,21	0,34	0,51	0,72	0,95
Dd м, при Ак/Ам=6	0,03	0,07	0,14	0,23	0,34	0,47	0,63
Dd м, при Ак/Ам=8	0,02	0,06	0,11	0,18	0,28	0,38	0,51

График 3. Суммарное приращение осадки в канале

3.4 Маневр “Человек за бортом”

Одним из видов маневра судна “Человек за бортом” является разворот с выходом на контркурс. Выполнение этого маневра зависит от выбора угла отклонения судна от первоначального курса (б). Величина угла б определяется по формуле:



в грузу (35є) = 72,6є

в балласте (35є) = 76,2є

где Тп - время перекладки руля с борта на борт (Тп = 30 сек);

Vср - средняя скорость на циркуляции, определяемая из выражения:

в грузу (35є)Vср = 9,55 (м/с)

в балласте (35є) Vср = 10,16 (м/с)

Vц = 0,59 V0 = 0,59 23,5 = 13,9 уз = 8,63 м/с (в грузу)

Vц = 0,59 V0 = 0,59 25 = 14,75 уз = 7,59 м/с (в балласте)

Построение схемы маневра выполняется по данным циркуляции.

Надо учесть время реакции судна на перекладку руля, Тр = 20с.

За это время судно пройдет

Sр = Vц Тр = 8,63 20 = 173 м (в грузу)

Sр = Vц Тр = 7,59 20 = 152 м (в балласте)

РШСУ - 98 в приложении 12 рекомендует следующий порядок действий при спасении человека, упавшего за борт:

Переложить руль в положение «на борт» в сторону падения человека, если это известно.

После отклонения от исходного курса на 60? переложить руль на противоположный борт.

Не доходя 20? до обратного курса, переложить руль в положение «прямо» и лечь на обратный курс.

Если судно следует полным ходом и поступило сообщение «пропал человек», необходимо выполнить маневр поворота на обратный курс для организации поиска пропавшего человека следующим образом:

Переложить руль в положение «на борт»;

После отклонения от первоначального курса на 240? переложить руль на противоположный борт;

Не доходя 20? до обратного курса, переложить руль в положение «прямо», чтобы лечь на обратный курс.

Литература

1. Войткунский Я.И. и др. Справочник по теории корабля. - Л.: Судостроение, 1983.

2. Демин С.И. Приближенное аналитическое определение элементов циркуляции судна. - ЦБНТИ ММФ, экспресс-информация, серия «Судовождение и связь», вып. 7(162), 1983, с.14-18.

3. Знамеровский В.П. Теоретические основы управления судном. - Л.: Издательство ЛВИМУ, 1974.

4. Карапузов А.И. Результаты натурных испытаний и расчет маневренных элементов судна типа «Прометей». Сб. Безопасность мореплавания и ведения промысла, вып. 79. - Л.: Транспорт, 1987.

5. Мастушкин Ю.М. Управляемость промысловых судов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.

6. Рекомендаций по организации штурманской службы на судах Минморфлота СССР (РШС-89). - М.: Мортехинформреклама, 1990.

7. Справочник капитана (под общей редакцией Хабура Б.П.). - М.: Транспорт, 1973.

8. Судовые устройства (под общей редакцией Александрова М.Н.): Учебник. - Л.: Судостроение, 1988.

9. Цурбан А.И. Определение маневренных элементов судна. - М.: Транспорт, 1977.

10. Управление судном и его техническая эксплуатация (под общей редакцией Щетининой А.И.). - М.: Транспорт, 1982.

11. Управление судами и составами (Соларев Н.Ф. и др.). - М.: Транспорт, 1983.

12. Управление крупнотоннажными судами (Удалов В.И., Массанюк И.Ф., Матевосян В.Г., Ольшамовский С.Б.). - М.: Транспорт, 1986.

13. Ковалев А.П. К вопросу о «проседании» судна на мелководье и в канале. Экспресс-информация, серия «Безопасность мореплавания», вып 5, 1934. - М.: Мортехинформреклама.

14. Гире И.В. и др. Испытания мореходных качеств судов. - Л.: Судостроение, 1977.

15. Ольшамовский С.Б., Миронов А.В., Маричев И.В. Совершенствование маневрирования крупнотоннажными судами. Экспресс-информация, серия «Судовождение связь и безопасность мореплавания», вып. 11(240). - М.: Мортехинформреклама, 1990.

16. Экспериментальное и теоретическое определение маневренных элементов судов НМП для составления формуляров маневренных характеристик. Отчет о НИР УДК. 629.12.072/076. - Новороссийск, 1989.

Размещено на Allbest.ru