- •Методические указания
- •1. Расчет рулевой силы (полезной составляющей гидродинамического давления воды на руль)
- •2. Расчет элементов циркуляции
- •2.1. Теоретический метод определения установившегося диаметра циркуляции
- •2.2. Диаметр циркуляции, описываемой кормовой оконечностью
- •Литература
- •Влияние работы винто-рулевого комплекса на управляемость судна
- •1. Схема действия сил на переднем ходу
- •2. Схема действия сил на заднем ходу
- •2.1. Судно не имеет хода, винт работает назад
- •Плавание на мелководье и в узкостях
- •1. Определение проходной осадки судна
- •2. Определение скоростного запаса глубины, а также критической скорости и потери скорости на мелководье
- •3. Определение ширины полосы безопасного движения судна в узости (канале)
- •4. Определение траверзного расстояния для исключения явления присасывания
- •Литература
- •Аварийная буксировка судов морем Условные обозначения
- •3. Порядок решения первой задачи
- •4. Определение длины буксирного троса
- •5. Определение стрелки провеса буксирного троса
- •6. Порядок решения второй (обратной) задачи
- •Литература
- •Выбор оптимальных условий плавания судна в шторм
- •1. Расчет скорости судна и курсового угла волны, при которых будет наблюдаться резонансная качка
- •2. Определение возможности штормования судна в дрейфе
- •3. Определение потери скорости судна на волнении
- •Литература
- •Приложение
- •Расчет инерционных характеристик судна
- •1. Условные обозначения
- •2. Методика решения задачи по определению тормозных характеристик судна
- •2.1. Активное торможение
- •2.2. Пассивное торможение
- •2.3. Разгон судна
- •3. Исходные данные
- •Литература
- •Расчет швартовки крупнотоннажных судов
- •1.1. Определение кинетической энергии и силы навала судна.
- •1.2. Пример нахождения силы навала (нагрузки).
- •2.1. Определить допустимую скорость швартовки.
- •2.2. Определение допустимой скорости швартовки в открытом море.
- •Список литературы
- •Расчет швартовки судна к причалу лагом с отданным якорем
- •1. Теоретическое обоснование
- •2. Порядок расчета
- •3. Анализ полученных результатов
- •4. Пример расчета
- •Данные к задачам
- •Плавание судна в ледовых условиях
- •1. Общие положения
- •2. Выгрузка на лед
- •Однобуквенные сигналы для связи между ледоколом и проводимыми судами
- •Изменение скорости по сигналу ледокола
- •Упражнения
- •Литература
- •Снятие судна с мели
- •1. Расчет снятия судна с мели с помощью частичной разгрузки и с учетом работы своей машины на задний ход
- •Определение силы давления судна на грунт
- •1.2. Определение усилия для снятия судна с мели
- •1.3. Определение силы тяги винта на заднем ходу
- •Новые значения мегацентрических высот:
- •2. Деферентовка судна для снятия его с мели
- •Новые осадки носом и кормой
- •3. Кренование судна для снятия его с мели
- •4. Разворот судна сидящего на мели
- •Литература
- •Расчет якорной стоянки
- •2. Определение якорного снабжения морских судов по правилам Российского морского регистра судоходства
- •4. Определение длины якорной цепи в зависимости от внешних сил, действующих на судно
- •5. Определение длины якорной цепи в зависимости от держащей силы якоря
- •6. Определение держащей силы цепи на грунте
- •Варианты заданий
- •Литература
- •Выбор курса и скорости судна при плавании на волнении с помощью диаграммы ю.В. Ремеза
- •1. Влияние курса и скорости судна на амплитуду качки
- •2. Диаграмма ю.В. Ремеза
- •3. Выбор курса и скорости с помощью диаграммы ю.В. Ремеза
- •Литература
- •1. Общие положения курсовой работы
- •2. Условные обозначения
- •3. Задание по разделу «Определение элементов циркуляции судна»
- •3.1. Методика расчета элементов циркуляции
- •3.2. Методика построения циркуляции судна
- •4. Задание по разделу «Определение инерционных характеристик судна»
- •4.1. Методика определения инерционных характеристик судна
- •4.1.1. Активное торможение
- •4.1.2. Пассивное торможение
- •4.2. Разгон судна
- •5. Расчет дополнительных данных для таблицы маневренных элементов
- •5.1. Увеличение осадки судна на мелководье
- •5.2. Увеличение осадки судна от крена
- •5.3. Определение запаса глубины на ветровое волнение
- •5.4. Маневр «Человек за бортом»
- •Исходные данные
Крымский филиал ФГБОУ ВПО «ГМУ им. адм. Ф.Ф. Ушакова» |
Стр. ___ из ___ | ||
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ «Маневрирование и управление судном» |
Индекс: (Файл) |
MCD 7.3-(26-xx)-180403-С3Б12-2013 | |
Версия: |
1 |
Методические указания
по выполнению лабораторных работ
по дисциплине:
«Маневрирование и управление судном»
Новороссийск
2013
СОДЕРЖАНИЕ
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ПЛАВАНИЯ СУДНА В ШТОРМ 45
РАСЧЕТ ШВАРТОВКИ СУДНА К ПРИЧАЛУ ЛАГОМ С ОТДАННЫМ ЯКОРЕМ 59
СНЯТИЕ СУДНА С МЕЛИ 74
Номера вариантов 80
D 80
РАСЧЕТ РУЛЕВОЙ СИЛЫ И ЭЛЕМЕНТОВ ЦИРКУЛЯЦИИ СУДНА
При отклонении руля от диаметральной плоскости возникает сила, вызванная набеганием потока воды на руль, которую можно разложить по составляющим: продольной, увеличивающей сопротивление движению судна и поперечной, вызывающей уход судна на циркуляцию. Эта составляющая носит название рулевой силы.
Целью занятия является расчет рулевой силы и элементов циркуляции для конкретного типа судна, для водоизмещения в грузу и в балласте.
Для решения задач подобного типа необходимо знать:
гидродинамическое воздействие воды на руль, движущийся в потоке;
изменение сил при набегании потока на него под определенным углом;
влияние относительного удлинения руля;
зависимость изменения сил при увеличении скорости судна.
Уметь рассчитывать упор винта судна на швартовах.
Расчет элементов циркуляции
Элементы циркуляции включают в себя: диаметр тактический и установившейся циркуляции, угол дрейфа на циркуляции (его зависимость по длине судна), выдвиг по первоначальному курсу, прямое и обратное смещение, ширину полосы движения, период циркуляции по времени и угловую скорость судна.
1. Расчет рулевой силы (полезной составляющей гидродинамического давления воды на руль)
Рулевая сила переложенного руля определяется по формуле:
(1.1)
где α – угол перекладки руля (для расчетов принимать 35˚ в радианах)
Ср– коэффициент руля, определяемый по выражению:
(1.2)
где – относительное удлинение пера руля, находим по формулам:
или ,
где Fp– площадь пера руля, м2;
hp– высота руля, м;
lp– длина руля, м;
– массовая плотность воды, 0,104 тс/м4.
Скорость набегания потока воды на руль Vpзависит от скорости судна, скорости попутного потока и скорости винтовой струи. Она может быть определена по выражению:
,
где V0– скорость судна, м/с;
Vпп– скорость попутного потока, м/с;
V– скорость винтовой струи (аксиальная составляющая винтовой струи), м/с.
Противодействие попутного потока скоростному напору воды на руль учитывается через коэффициент попутного потока – . Его величину можно найти по формуле:
(расчетная) или (1.3)
где – коэффициент общей полноты судна.
Тогда скорость набегания воды на руль найдем по формуле:
(1.3.1)
Значение скорости Vопределяется по формуле:
(1.4)
где – коэффициент нагрузки винта по упору Ре, определяемый по выражению:
(1.5)
где DB– диаметр винта, м;
– скорость набегания воды на руль с учетом попутного потока, м/с;
Ре– упор винта на швартовах, определяемый по формуле:
(1.6)
Приблизительно величину упора можно определить по формуле Регистра:
(тс),
где Ni– индикаторная мощность двигателя, л.с.;
Nэ– эффективная мощность, определяемая по формуле:
,
где Н – шаг винта в метрах;
n– частота вращения винта, об/мин;
Порядок расчета рулевой силы заключается в следующем:
находим по формуле (1.2) величину Ср, предварительно рассчитав(исходные данные приведены в табл.1);
находим величину коэффициента попутного потока ψ по формуле (1.3) и затем величину V0(1 – ψ);
рассчитываем по формуле (1.5) коэффициент σ, предварительно для этого вычислив Репо формуле (1.6);
находим по формуле (1.4) значение V;
рассчитаем скорость набегания воды на руль Vр(по формуле 1.3.1);
вычислим искомую рулевую силу Р по формуле (1.1);
Варианты заданий для расчета рулевой силы судов, различных типов представлены в таблице 1.
Таблица 1
Задание для расчета рулевой силы
Наименование судна |
Мощ-ность Ni, л.с. |
Ско-рость V0, узлы |
Dв, м |
Коэф. общей полно-ты, |
Fp, м2 |
hp, м |
n об/ мин. |
Н, м |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
1. «Б. Бутома» ОБО |
23200 |
14,5 |
7,0 |
0,83 |
64,2 |
9,6 |
125 |
4,3 |
2. Танкер № 1 |
12000 |
17,1 |
5,3 |
0,755 |
25,3 |
8,8 |
115 |
4,2 |
3. Танкер № 2 |
30000 |
15,6 |
7,5 |
0,83 |
81,6 |
12,2 |
85 |
7,5 |
4 Танкер № 3 |
1050 |
11,5 |
1,8 |
0,68 |
5,1 |
3,2 |
115 |
1,3 |
5. «Туполев» |
4000 |
17,0 |
4,2 |
0,69 |
11,1 |
3,9 |
120 |
3,8 |
6. «Худ. Моор» |
10500 |
15,0 |
5,3 |
0,78 |
24,6 |
7,0 |
140 |
5,0 |
7. «Атлантик» |
2630 |
13,0 |
3,12 |
0,59 |
8,0 |
3,5 |
175 |
3,05 |
8. «Каверзнев» |
5800 |
14,3 |
4,5 |
0,69 |
18,3 |
4,9 |
170 |
4,08 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
9. Танкер № 4 |
18000 |
17,5 |
6,2 |
0,79 |
30,2 |
7,3 |
100 |
4,8 |
10 .Сухогруз № 1 |
5600 |
15,0 |
4,4 |
0,69 |
15,0 |
4,1 |
150 |
3,7 |
11. Сухогруз № 2 |
8150 |
16,0 |
5,2 |
0,69 |
20,5 |
5,2 |
130 |
4,8 |
12. Сухогруз № 3 |
6700 |
16,7 |
4,3 |
0,62 |
19,0 |
5,0 |
135 |
3,8 |
13. Танкер № 4 |
32000 |
15,5 |
8,3 |
0,87 |
65,7 |
10,0 |
105 |
5,0 |
14. Контейнеровоз |
40000 |
21,2 |
9,0 |
0,80 |
50,2 |
11,3 |
185 |
5,2 |
15. Судно Ро-Ро |
15000 |
13,0 |
6,3 |
0,84 |
30,5 |
8,2 |
95 |
4,9 |