- •3.Гидродинамические и восстанавливающие силы.
- •3.1Гидродинамические демпфирующие силы.
- •Так, например, для па выражения для коэффициентов иимеют следующий вид:
- •3.2.Восстанавливающие силы и моменты.
- •3.3Уравнения движения омт в векторно-матричнойформе.
- •4. Технические средства управления омт (тсу омт)-4 час.
- •Рули направления
- •Подруливающие устройства.
3.3Уравнения движения омт в векторно-матричнойформе.
Рассмотрим различные формы представления и свойства уравнений движения ОМТ.
Векторное представление в связанной системе координат
(3.15)
где
Векторное представление в неподвижной (земной) системе координат
,
тогда
Подставим в верхнее уравнение. Предварительно обозначим
(3.16)
Получим следующее векторное уравнение
(3.17)
Свойства векторного представления в связанной системе координат
Для твердого тела матрица инерции строго положительна, если . Тогда
.
Если предположить малую скорость движения в идеальной жидкости, то матрица инерции будет симметричной и положительно определенной.
Для твердого тела движущегося в идеальной жидкости матрица Кориолисовых и центростремительных сил может быть параметризована, так чтобы быть кососимметрической
4. Технические средства управления омт (тсу омт)-4 час.
Тема 3.1 Пассивные ТСУ ОМТ-2 час. Пассивные рули и рулевые машины. Ограничения на углы и скорости перекладок. Выдвижные рули и управляющие плоскости. Пассивные швартовные устройства.
Тема 3.2. Активные ТСУ ОМТ-2 час. Подруливающие устройства, винто-рулевые колонки, активные швартовные устройства.
4.1.Модели технических средств управления движением ОМТ
В качестве технических средств управления движением рассматриваются гребные винты (как маршевых, так и подруливающих устройств), рули направления (пассивные и активные), подруливающие устройства (активные с фиксированным направлением тяги) и поворотные винто - рулевые колонки.
Сила тяги гребного винта
Сила тяги (упора) определяется зависимостью
, (4.1)
где -коэффициент засасывания (0.07-0.1), определяется типом насадки.
- зависимость коэффициента упора от относительной поступи винта
,
-относительная поступь винта, определяется по формуле
,
- скорость хода,
- диаметр гребного винта,
- коэффициент попутного потока,
- частота вращения винта.
При использовании одного винта или водомета возникает закручивающий, кренящий момент от отбрасываемой струи.
. (4.2)
Здесь характеристика, зависящая от шага винтаи угла набегающего потока по отношению к оси винта.
Для устранения этого момента обычно используется два винта, вращающихся разнонаправлено.
Рули направления
Обычно пассивные органы, могут создавать управляющие силы и моменты только при движении (при наличии набегающего потока). Гидродинамический руль обычно действует в струе винтов, что увеличивает его эффективность.
Рис.4.1
Сила, создаваемая рулем - приложена к его центру и равна
, (4.3)
-характерная площадь руля,-угол перекладки руля,-скорость ОМТ,- плотность воды,-безразмерный гидродинамический коэффициент, зависящий от угла перекладки руля, угла дрейфа, и угловой скорости рыскания.
Момент на балере руля, который преодолевается рулевым приводом
.
Сила приводится к балеру руля и раскладывается на
,
где - скоростной напор.
Момент, создаваемый рулем относительно вертикальной оси ОМТ
.
Видно, что при, т.к.(руль лежит в диаметральной плоскости и набегающий поток не создает гидродинамической силы на руле).также при, т.к..
График изменения момента приведен на рис.5.2
Рис.4.2
Из рисунка видно, что момент зависит линейно от угла перекладки руля в небольшом диапазоне (30-40°), после чего убывает и руль становится неэффективным.