Аналитический метод омс.

Аналитический метод ОМС основан на расчете элементов 2-х ВЛП - азимутов и переносов (ручным методом или с использованием программирумых микрокалькуляторов) и на аналитическом расчете системы уравнений 2-х ВЛП

cosA₁ + WsinA₁ = n₁ cosA₂ + WsinA₂ = n₂

- приращение широты относительно счислимого места, W - приращение отшествия относительно счислимого места. Решим систему методом определителей. Найдем главный и вспомогательные определители.

Тогда = D /D   и   w = D_w/D Знак "+" величины означает, что РШ направлена к N, а если получается знак "-", то РШ направлена к S. Знак "+" величиныозначает, что ОТШ направлена к E, а знак "-", что ОТШ направлена к W. Переведем отшествие в разность долгот по формуле=w/cosНайдем обсервованные координаты:_о = _с + и_о = _с +

Практика графического решения уравнений.

Однако, на практике систему уравнений ВЛП решают не аналитически, а графически, выполнив следующую графическую прокладку. Предположим получены следующие элементы ВЛП: A₁ = 85,5°SE n₁ = +4,0 A₂ = 164,4°SW n₂ = -3,1

Если прокладка выполняется на листке бумаге (в штурманской тетради), то обычно принимается следующий масштаб: 1см = 1м.миля. Выбирается счислимое место на листе бумаге и из него при помощи транспортира откладываются 1-ый и 2-ой азимуты. Если азимуты откладываются при помощи обыкновенного школьного транспортира, то их не обязательно переводить в круговой счет. На азимутах откладываются переносы: при этом, если перенос положительный, то его надо отложить по направлению азимута к светилу, если - отрицательный, то он откладывается по обратному азимуту от светила. Получив таким образом определяющие точки, через них перпендикулярно азимутам проводятся высотные линии положения. Точка пересечения ВЛП дает обсервованное место судна. Далее в заданном масштабе снимаются разность широт (РШ) и отшествие (ОТШ). Отшествие переводится в разность долгот (РД) Есть три способа перевода отшествия в разность долгот.

• По формуле: РД = ОТШsec.

• Табличный - при помощи таблицы 25а МТ-75 или аналогичной таблицы, расположенной на первых страницах таблиц ВАС-58.

• Графический. Из обсервованного места от отрезка ОТШ под углом проводится линия до пересечения с счислимым меридианом. Гипотенуза получившегося прямоугольного треугольника в выбранном масштабе. и будет РД.

Придавая к счислимым координатам РШ и РД, получаем обсервованные координаты.

2. Виды ориентации радиолокационного изображения и режимы движения.

Виды ориентации радиолокационного изображения.

Изображение на ИКО может быть ориентировано: относительно диаметральной плоскости (ДП) судна («по курсу»); относительно гирокомпасного меридиана («по норду»).

При ориентировке изображения «по курсу» на ИКО видна такая же картина взаимного расположения объектов относительно ДП судна, как и при непосредственном визуальном наблюдении. При этом отметка курса совпадает с направлением ДП судна и проходит через ноль азимутального круга. По этой шкале отсчитывают курсовые углы на объекты. При повороте судна отметка курса остается неподвижной, а изображение на ИКО смешается в сторону, обратную стороне поворота, на угол отворота (рис. 17.2,6). Этот вид ориентировки целесообразно применять при плавании в узкостях и при использовании РЛС для предупреждения столкновения судов. Следует иметь в виду, что при ориентировке «по курсу» рыскание судна приводит к смещениям изображения, а это неизбежно ухудшает его четкость, и его называют нестабилизированным. Применяется оно только для режима ОД.

При ориентировке изображения «по норду» на ИКО видна картина, похожая на изображение местности на морской карте. При ноль азимутального круга совпадает с направлением гирокомпасного меридиана. По этой шкале отсчитываются пеленги на объекты курс судна (рис. 17.3). При повороте судна изображение на И КО остается неподвижным, а отметка курса перемешается в сторону поворот та на угол поворота. Таким образом, при поворотах и рыскании судна изображение будет сохранять свою стабильность, поэтому его называют стабилизированным. Ориентировку «по норду» целесообразно применять для определения места судна. Следует иметь в виду, что этот вид ориентировки применяется для режимов относительного и истинного движения. Недостаток ориентировки «по норду» - рассогласование в ориентировке картины на ИКО с наблюдаемой визуально с мостика судна, при которой нулем отсчета служит ДП судна. Это особенно сказывается при плавании в стесненных водах курсами, близкими к 180°, когда отметка курса направлена вниз экрана.

В некоторых современных РЛС применяется дополнительно третий вид ориентировки, называемый «курс стабилизированный». При этой ориентировке отметка курса совпадает с направлением ДП судна и проходит через ноль азимутального круга. Но при небольших изменениях курса, вызванных рысканием, или поворотах отметка курса соответственно изменяет свое положение, а изображение на ИКО остается неподвижным. Благодаря этому изменение курса судна не приводит к «смазыванию» изображения, т.е. устраняется недостаток, свойственный ориентировке «по курсу». Этот вид ориентировки рекомендуется применять при плавании в узкости и вдоль берегов в условиях сильного волнения и для решения задач на расхождение с другими судами.

Режимы движения.

Изображение окружающей надводной обстановки на ИКО может иметь различный вид и различную ориентировку. На морских судах применяются ИКО с двумя видами изображения обстановки: в относительном движении (ОД); в истинном движении (ИД).

При изображении обстановки в ОД место своего судна на ИКО (начало развертки) неподвижно, эхо-сигналы неподвижных объектов (островов, берегов, буев и т. п.) перемещаются на экране в сторону, обратную движению судна, со скоростью, равной скорости судна в масштабе экрана. Эхо-сигналы подвижных объектов перемещаются по линиям относительного движения (ЛОД) с относительной скоростью, являющейся результатом геометрического вычитания скорости судна-наблюдателя из скорости подвижных объектов. Этот вид изображения обстановки удобно применять для решения задач на расхождение с другими судами. Недостатком этого вида изображения является нечеткость изображения береговых объектов из-за наложения их эхо-сигналов друг на друга при движении судна («размазывание» за счет послесвечения ЭЛТ).

При изображении обстановки в ИД место своего судна на (начало развертки) перемешается по экрану в направлении и скоростью, которые соответствуют движению своего судна. В это же время эхо-сигналы неподвижных объектов на экране остаются месте, а подвижных - перемещаются в направлениях, соответствующих их ИК, оставляя за собой следы - линии истинного движения (ЛИД). Это достигается тем, что к относительным скоростям движущихся объектов прибавляется скорость суд наблюдателя. Данные о курсе и скорости своего судна вводятся вычислительное устройство автоматически от гирокомпаса и или устанавливаются вручную. Возврат всего изображения и начала развертки в исходную точку, когда оно доходит до края ИКО или до определенного заданного положения (обычно не более 2/3 расстояния от центра экрана), может осуществляться как вручную, так и автоматически. В режиме ИД пеленги и расстояния измеряют с по­мощью электронного визира. Этот вид изображения обстановки удобно применять при плавании в узкостях и стесненных водах. При этом исключается «размазывание» изображения неподвижных объектов. Однако решение задачи на расхождение с другими судами в ИД выполнять неудобно. Во-первых, послесвечение обычных ЭЛТ невелико, поэтому след эхо-сигналов встречных судов виден только при достаточно быстром перемещении. Установить по этим следам курсы судов можно только приблизительно, а скорости невозможно. Во-вторых, ИД не позволяет быстро и достаточно точно определить степень риска столкновения, оцениваемую с помощью главных обстоятельств встречи: дистанции кратчайшего сближения D_KP и

времени Т_кр сближения на эту дистанцию.

3. Определение скорости буксировки судов при ветре и волнении. Длина буксирной линии.

Определение скорости буксировки судов при ветре и волнении.

Скорость буксировки определяют исходя из того, что суммарное сопротивление буксировщика и буксируемого судна должно быть преодолено упором гребного винта буксировщика:

где: – общее сопротивление каравана;

–сопротивление буксировщика;

–сопротивление буксируемого объекта;

Pш – упор гребного винта на швартовах.

Сила, которая используется на преодоление сопротивления буксируемого судна и буксирного троса, называется тягой на гаке и представляет собой разницу между упором винта буксировщика на полном ходу Pш и его сопротивлением:

Максимальная скорость при буксировке будет тогда, когда общее сопротивление каравана составит силу, равную Pш. Для определения этой скорости необходимо построить суммарный график всех сопротивлений в зависимости от скорости движения каравана.

Расчет производится в следующем порядке:

• определяется сопротивление буксировщика при различных скоростях (с дискретностью 2 узла) до максимальной включительно, которое равно упору винта;

• определяется сопротивление буксируемого объекта при разных скоростях, при этом необходимо учесть сопротивление винта буксируемого судна (свободно вращающийся или застопоренный);

• в том случае, когда нужно определить тягу на гаке буксировщика, то нужно к сопротивлению буксируемого объекта прибавить сопротивление самого буксирного троса;

• составляют таблицу сопротивлений при различных скоростях и по ней строят графики сопротивлений (войдя по значению Pш в график суммарного сопротивления определяют скорость буксирного каравана и тягу на гаке);

• по найденному значению тяги на гаке определяют требуемые характеристики буксирного троса.

Сопротивление буксирующего судна:

R₀ = Rx + Rвозд + Rволн,

где: Rволн – сопротивление волнения;

Rвозд – сопротивление воздуха;

Rx – сопротивление воды движению судна (Rx = Rf + Rr);

Rf – сопротивление трения;

Rг – остаточное сопротивление.

Сопротивление буксируемого судна:

R₁ = R'x + R'возд + R'волн + R'винт + Rтр,

где: R'винт – сопротивление гребного винта;

Rтр – сопротивление погруженной в воду части буксирного троса.

Сопротивление воды Rx рассчитывается по эмпирическим формулам:

где: f – коэффициент трения (зависит от длины судна L);

ρ – плотность морской воды, кг/м3;

Ω – площадь смоченной поверхности судна:

Ω = 1,05L(1,7dcp + B),м2;

V – скорость судна, м/с;

–коэффициент полноты водоизмещения;

Δ – водоизмещение судна, т;

L – длина судна по действующую ватерлинию, м;

dcp – средняя осадка судна, м;

B – ширина судна, м.

Сопротивление воды Rx может быть определено и по другой эмпирической формуле с учетом Rf и Rr:

где: K – коэффициент, зависящий от типа и размера судна;

Aмш – площадь погруженной части мидель-шпангоута, м².

Воздушное сопротивление:

где: Ан – проекция надводной поверхности судна на плоскость мидель-шпангоута, м²;

W – скорость кажущегося ветра, м/с.

Сопротивление судна на волнении:

где: – коэффициент дополнительного сопротивления выбирается в зависимости от силы волнения.

Сопротивление гребного винта:

а) застопоренного:

б) проворачивающегося:

где: A/Ad – дисковое отношение;

Dв – диаметр винта, м.

Сопротивление погруженной части буксирного троса:

где: l_n – длина погруженной части троса;

dm – диаметр троса, м;

l – полная длина троса, м;

R'₁ – сопротивление буксируемого судна, Н;

h_m – средняя высота закрепления троса над уровнем воды, м;

q – линейная плотность буксирного троса в воде, кг/м;

Fг – тяга на гаке, кН;

hв – высота волны, м;

ki – коэффициент игры буксирного троса в зависимости от Fг.

Для определения упора гребного винта можно использовать следующие формулы:

где: Pi – индикаторная мощность, кВт; (1 л.с. = 75 кг/мс = 735,5 Вт)

На основании полученных результатов необходимо составить таблицу сопротивлений и построить график сопротивлений.

Пример: Рис. 4.15. Таблица и график сопротивлений буксируемого и буксирующего судна

Запас прочности для промежуточных значений тяги на гаке определяют линейной интерполяцией. Умножив тягу на гаке «Fr» на коэффициент прочности, получим разрывное усилие буксирной линии, что и будет критерием прочностных размеров при ее выборе. При плавании на волнении буксирная линии испытывает большие усилия вследствие рывков, поэтому предлагается брать коэффициент запаса, равный двум.

Скорость буксировки в зависимости от прочности буксирной линии.

Штатные буксирные тросы на судах имеют определенную разрывную нагрузку Р_раз, то необходимо определить допустимую скорость буксировки, при которой тяга на гаке была бы не более расчетной рабочей нагрузки буксирного троса. Допустимая тяга на гаке может быть определена по формуле:

где: k - коэффициент запаса прочности: k = 5 при Fr < 100 кН и k = 3, при Fr > 300 кН (промежуточные значения к находят линейной интерполяцией).

Безопасная (допустимая) скорость буксировки:

где: V_Б – скорость буксировки, м/с;

V₀ – скорость полного хода буксировщика, м/c;

R₀, R₁ – сопротивление буксирующего и буксируемого судов, кН.

Приведенные выше формулы позволяют капитану при случайных буксировках рассчитать с достаточной для практических целей точностью размеры буксирного троса (длину и толщину) и безопасную скорость буксировки.

Длина буксирной линии.

Расчет параметров буксирной линии. Согласно требованиям Регистра судоходства каждое морское судно должно быть снабжено буксирным тросом, параметры которого, как указывалось выше, зависят от характеристики снабжения судна N_c. При вынужденной буксировке, когда используется штатный буксирный трос, прихо­дится рассчитывать рабочую длину буксирного троса и его провес, а также определять предельную скорость буксировки, при которой нагрузки на буксирный трос не превышали бы допустимых.

Длина буксирного троса для морской буксировки должна быть такой, чтобы:

• кильватерная струя буксира не оказывала тормозящего дей­ствия на буксируемое судно;

• провес и упругая деформация были достаточными для смяг­чения рывков буксирного каната, которые возникают вслед­ствие качки, рыскания судов и т. п.;

• было возможно свободное орбитальное движение обоих су­дов на волнении;

При этом управляемость буксируемого объекта должна быть удовлетворительной, а его рыскание сведено к минимуму. Натурные испытания и опыт буксировок показывает, что если длина буксирной линии равна трем длинам буксирующего судна, то продольная составляющая в кильватерной струе оказывает на­столько малое влияние, что им можно пренебречь. По длине буксирного троса менее 2L влияние кильватерной струи становится довольно заметным.

Любая буксировка в море сопровождается неизбежными рыв­ками буксирной линии вследствие динамических нагрузок от уда­ров волн и рыскания буксируемого объекта, а также резкого изме­нения скорости буксировки. Смягчить действия динамических на­грузок можно потенциальной энергией упругой деформации троса и потенциальной энергией веса буксирной линии, т. е. поднятием центра тяжести кривой, по которой он расположен. Главное, что требуется обеспечить в процессе буксировки, это свободу орби­тального движения судов при плавании на волнении.

Для выполнения этого условия необходимо обеспечить гори­зонтальное перемещение судов от какого-то среднего положения в обе стороны на расстояние, равное половине высоты волны, а об­щее перемещение, которое будут иметь оба судна, должно рав­няться высоте волны 2а = h_в. Кроме того, должна быть известна горизонтальна проекция натяжения буксирного канат, равная тяге на гаке. При таких условиях можно определить степень расхождения судов вследствие изменения формы буксирной линии и ее упругих деформаций.

Изменение расстояния между буксирующим и буксируемым судами зависит от весовой и упругой «игры» буксирного троса. Рассчитав полное сопротивление буксируемого судна Ri с учетом сопротивления буксирного троса, можно найти рабочую длину стального буксирного троса, при которой обеспечивается горизон­тальное перемещение судов на расстояние, численно равное высо­те волны, по эмпирической формуле:

где: F_r — тяга на гаке (полное сопротивление буксируемого судна и буксирного троса), h_B — высота волны, м;

ki — коэффициент «игры» буксирного троса.

Для приближенного определения рабочей длины стального буксирного троса можно использовать простую зависимость меж­ду длиной буксирного троса и высотой А_в волны по формуле:

Стальные тросы имеют удлинение не более 2% от первона­чальной длины. Синтетические тросы имеют удлинение перед раз­рывом от 30 до 50 %. Поэтому буксирные тросы при длине 250- 300 м за счет своей эластичности могут погасить влияние орби­тального движения судов на волнении, а следовательно, их можно рассчитывать только на разрывное усилие. Расчетное усилие, растягивающее трос, не должно превышать 1/3-1/5 разрывного усилия троса. Для этих условий упругое удлинение синтетического троса можно определить по формуле:

где: F — усилие, стягивающее трос, кН;

- разрывное усилие, кН;

α - коэффициент, равный 2,6 для крученого троса из по­лиамида; 3,5 для плетеного восьмипрядного троса из поли­амида; 8,0 для крученого троса из полипропилена или по­лиэфира и 11,0 для плетеных тросов из того же материала.

Провес буксирного троса зависит от его длины и массы и уменьшается при увеличении тяги на гаке. Значение провеса (стрелу) легко определить по эмпирической формуле (в м):

где: q — линейная плотность буксирного каната, кг/м³;

l — длина буксирного каната, м;

Fг — тяга на гаке, кН.

Прочность штатного буксирного троса указана в его сертифи­кате, а запас прочности должен быть равен пяти при тяге на гаке 100 кН и ниже, и трем, если тяга на гаке 300 кН и более.

4. Правило МППСС – 72 (Правило 24) Суда с механическим двигателем на ходу. Огни на ходу.