1. Определение характеристик активного

торможения

Время и путь активного торможения определяются по следующим выражениям [1]:

(11)

где – время реверса движителя, с.

Это время, определяемое статистически и выбирается из табл. 1.2.

Таблица 1.2.

Определение времени реверса

Тип судна (состава)	Скорость судна, км/ч	, сек
Пассажирские и грузовые теплоходы	менее 18	25 – 35
То же	18 ÷20	35 – 40
То же	более 20	40 – 50
Теплоходы-толкачи с составом	менее 18	15 – 20
То же	18 и более	23 – 30

Параметры определяются следующим образом:

– корректирующие множители, определяемые по выражениям [1]:

(12)

Коэффициент определяется в зависимости от типа движителя:

для открытых винтов [1]:

(13)

для комплекса винт-насадка [1]:

(14)

с– скорость течения , причём скорость течения считается положительной при движении судна вниз по течению и отрицательной при движении вверх по течению, м/с;

– скорость судна в конце реверса движителя, м/с.

За окончание реверса принимается момент набора движителем полных оборотов на задний ход. Определение этой скорости производится по выражению [1]:

(15)

Как видно, расчёт характеристик активного торможения требует предварительного определения времени свободного торможения судна.

для комплекса винт-насадка [1]:

μ_{2 0.0} = 1 – 0. 137 · 0,0 – 0.365· (0,0)³ = 1;

μ_{2 0.2} = 1 – 0. 137 · 0,2 – 0.365· (0,2)³ = 0,9696;

μ_{2 0.4} = 1 – 0. 137 · 0,4 – 0.365· (0,4)³ = 0,9218;

μ_{2 0.6} = 1 – 0.137 · 0,6 – 0.365· (0,6)³ = 0,8389;

μ_{2 0.8} = 1 – 0. 137 · 0,8 – 0.365· (0,8)³ = 0,7036;

для судов всех типов:

G₁ = 0.836 + 0.033 t_H;

G₂ = 0.407 + 0.020 t_H;

где Е – модуль инерционности (м);

υ_0∞ = 18,7 (м/с) – скорость полного переднего хода на глубокой воде;

T _{св. торм} – время свободного торможения судна на данной глубине, (с);

С = 1,5 (м/с) – скорость течения ( "+" для движения по течению, "–" для движения против течения);

υ₁ - скорость движения судна в конце первого периода активного торможения, определяемая по формуле

υ₁ = μ₂ υ_0∞ / (1+ 8.54 t₁ / t _{св. торм});

υ_{1 00} = 1 · 18,7 / (1+ 8.54 · 35/388,86) = 10,57(м/с);

υ_{1 02} = 0,96968 · 18,7 / (1+ 8.54 · 35/388,86) = 10,25(м/с);

υ_{1 04} = 0,9218 · 18,7 / (1+ 8.54 · 35/376,66) = 9,61(м/с);

υ_{1 06} = 0,8389 · 18,7 / (1+ 8.54 · 35/343,60) = 8,38(м/с);

υ_{1 08} = 0,7036 · 18,7 / (1+ 8.54 · 35/296,76) = 6,55(м/с);

G_{1 0.0} = 0,836 + 0,033 · 0,0 = 0,836;

G_{1 0.2} = 0,836 + 0,033 · 0,2 = 0,8426;

G_{1 0.4} = 0,836 + 0,033 · 0,4 = 0,8492;

G_{1 0.6} = 0,836 + 0,033 · 0,6 = 0,8558;

G_{1 0.8} = 0,836 + 0,033 · 0,8 = 0,8624;

G_{2 0.0} = 0,407 + 0,020 · 0,0 = 0,407;

G_{2 0.2} = 0,407 + 0,020 · 0,2 = 0,447;

G_{2 0.4} = 0,407 + 0,020 · 0,4 = 0,487;

G_{2 0.6} = 0,407 + 0,020 · 0,6 = 0,527;

G_{2 0.8} = 0,407 + 0,020 · 0,8 = 0,567;

c = 0

t_{2 0.0} = 0,836 · 736 (10,57 + 0) / 18,7² = 18,59 (с);

t_{2 0.2} = 0,8426 · 736 (10,25 + 0) / 18,7² = 18,177 (с);

t_{2 0.4} = 0,8492 · 736 (9,61 + 0) / 18,7² = 17,17 (с);

t_{2 0.6} = 0,8558 · 736 (8,38+ 0) / 18,7² = 15,094 (с);

t_{2 0.8} = 0,8624 · 736 (6,55 + 0) / 18,7² = 11,89 (с);

с = –1,5(м/с)

t_{2 0.0} = 0,836 · 736 (10,57 – 1,5) / 18,7² = 15,95 (с);

t_{2 0.2} = 0,8426 · 736 (10,25 – 1,5) / 18,7² = 15,51 (с);

t_{2 0.4} = 0,8492 · 736 (9,61 – 1,5) / 18,7² = 14,49 (с);

t_{2 0.6} = 0,8558 · 736 (8,38 – 1,5) / 18,7² = 12,39 (с);

t_{2 0.8} = 0,8624 · 736 (6,55 – 1,5) / 18,7² = 9,16 (с);

с = +1,5 (м/с)

t_{2 0.0} = 0,836 · 736 (10,57 + 1,5) / 18,7² = 21,23 (с);

t_{2 0.2} = 0,8426 · 736 (10,25 + 1,5) / 18,7² = 20,84 (с);

t_{2 0.4} = 0,8492 · 736 (9,61 + 1,5) / 18,7² = 19,85 (с);

t_{2 0.6} = 0,8558 · 736 (8,38 + 1,5) / 18,7² = 17,74 (с);

t_{2 0.8} = 0,8624 · 736 (6,55 + 1,5) / 18,7² = 14,61 (с);

с = 0, S₁ = 0;

c = –1,5 (м/с)

S_{1 0.0} = -1,5 · 15,95 = -23,925 (м);

S_{1 0.2} = -1,5 · 15,51 = -23,265 (м);

S_{1 0.4} = -1,5 · 14,49 = -21,735(м);

S_{1 0.6} = -1,5 · 12,39 = -18,585 (м);

S_{1 0.8} = -1,5 · 9,16= -13,74 (м);

с = +1,5 (м/с)

S_{1 0.0} = 1,5 · 21,23 = 31,845 (м);

S_{1 0.2} = 1,5 · 20,84 = 31,26 (м);

S_{1 0.4} = 1,5 · 19,85 = 29,775(м);

S_{1 0.4} = 1,5 · 17,74 = 26,61(м);

S_{1 0.8} = 1,5 · 14,61 = 21,915 (м);

S_{2 0.0} = 1 · 18,7 · 25 (l – 3.63 · 25/388,86) = 358,39 (м);

S_{2 0.2} = 0,8926 · 18,7 · 25 (l – 3.63 · 25/388,86) = 319,9 (м);

S_{2 0.4} = 0,8824 · 18,7 · 25 (l – 3.63 · 25/376,66) = 313,13 (м);

S_{2 0.6} = 0,8389 · 18,7 · 25 (l – 3.63 · 25/343,60) = 288,60 (м);

S_{2 0.8} = 0,7036 · 18,7 · 25 (l – 3.63 · 25/296,76) = 228,34 (м);

с = –1,5 (м/с)

S_{3 0.0} = 0,407 · 736 · (10,57² – 1,5²) / 18,7² = 93,78 (м);

S_{3 0.2} = 0,447 · 736 · (10,25² – 1,5²) / 18,7² = 96,73 (м);

S_{3 0.4} = 0,487 · 736 · (9,61² – 1,5²) / 18,7² = 92,35 (м);

S_{3 0.6} = 0,527 · 736 · (8,38² – 1,5²) / 18,7² = 75,39 (м);

S_{3 0.8} = 0,567 · 736 · (6,55² – 1,5²) / 18,7² = 48,51 (м);

с = +1,5 (м/с)

S_{3 0.0} = 0,407 · 736 · (10,57² + 1,5²) / 18,7² = 97,63 (м);

S_{3 0.2} = 0,447 · 736 · (10,25² + 1,5²) / 18,7² = 100,96 (м);

S_{3 0.4} = 0,487 · 736 · (9,61² + 1,5²) / 18,7² = 96,967 (м);

S_{3 0.6} = 0,527 · 736 · (8,38² + 1,5²) / 18,7² = 80,388 (м);

S_{3 0.8} = 0,567 · 736 · (6,55² + 1,5²) / 18,7² = 53,88 (м);

с = 0

S_{3 0.0} = 0,407 · 736 · 10,57² / 18,7² = 95,71 (м);

S_{3 0.2} = 0,447 · 736 · 10,25² / 18,7² = 98,84 (м);

S_{3 0.4} = 0,487 · 736 · 9,61² / 18,7² = 94,66 (м);

S_{3 0.6} = 0,527 · 736 · 8,38² / 18,7² = 77,89 (м);

S_{3 0.8} = 0,567 · 736 · 6,55² / 18,7² = 51,19 (м);

с = –1,5 (м/с)

T_{акт. тор. 0.0} = 25 + 15,95 = 40,95 (с);

T_{акт. тор. 0.2} = 25 + 15,51 = 40,51 (с);

T_{акт. тор. 0.4} = 25 + 14,49 = 39,49 (с);

T_{акт. тор. 0.6} = 25 + 12,39 = 37,39 (с);

T_{акт. тор. 0.8} = 25 + 9,16 = 34,16 (с);

с = +1,5 (м/с)

T_{акт. тор. 0.0} = 25 + 21,23 = 46,23 (с);

T_{акт. тор. 0.2} = 25 + 20,84 = 45,84 (с);

T_{акт. тор. 0.4} = 25 + 19,85 = 44,85 (с);

T_{акт. тор. 0.6} = 25 + 17,74 = 42,74 (с);

T_{акт. тор. 0.8} = 25 + 14,61 = 39,61 (с);

с = 0

T_{акт. тор. 0.0} = 25 + 18,59 = 43,89 (с);

T_{акт. тор. 0.2} = 25 + 18,177 = 47,177 (с);

T_{акт. тор. 0.4} = 25 + 17,17 = 42,17(с);

T_{акт. тор. 0.6} = 25 + 15,094 = 40,094 (с);

T_{акт. тор. 0.8} = 25 + 11,89 = 36,89 (с);

с = –1,5 (м/с)

S_{акт. тор.0.0} =- 23,925+97,78+358,39= 428,24 (м);

S_{акт. тор.0.2} = -23,265+96,73+319,9= 393,365 (м);

S_{акт. тор.0.4} = -21,735+92,35+313,13= 383,745 (м);

S_{акт. тор.0.6} = -18,585+75,39+288,60= 345,4 (м);

S_{акт. тор.0.8} = -13,74+48,51+228,34= 263,11 (м);

с = +1,5 (м/с)

S_{акт. тор.0.0} = 31,845+358,39+97,63= 487,865 (м);

S_{акт. тор.0.2} = 31,26+319,9+100,96= 452,12 (м);

S_{акт. тор.0.4} = 29,775+313,13+96,967= 439,87 (м);

S_{акт. тор.0.6} = 26,61+288,60+80,388= 395,59 (м);

S_{акт. тор.0.8} = 21,915+228,34+53,88= 304,135 (м);

с = 0

S_{акт. тор.0.0} = 194,6+95,71= 454,1 (м);

S_{акт. тор.0.2} = 187,2+98,84= 418,74 (м);

S_{акт. тор.0.4} = 176,8+94,66= 407,79 (м);

S_{акт. тор.0.6} = 176,83+77,89= 366,49 (м);

tH	—	0.0		0.2			0.4		0.6		0.8
Н	м	∞		16,5			8,25		5,5		4,125
μ2	—	1		0,9696			0,9218		0,8389		0,7036
G1	—	0,836		0,8426			0,8492		0,8558		0,8624
G2	—	0,407		0,447			0,487		0,527		0,567
t св. торм	с	388,86		388,86			376,66		343,60		296,76
S2	м	358,39		319,9			313,13		288,60		228,34
течение отсутствует, С = 0
t2	с		18,59		18,177	17,17		15,094		11,89
Т актив. торм.	с		43,89		43,177	42,17		40,094		36,89
S1	м		0		0	0		0		0
S3	м		95,71		98,84	94,66		77,89		51,19
S акт торм	м		454,1		418,74	407,79		366,49		279,53
движение по течению, С = + 1,5
t2	с	21,23		20,84			19,85		17,74		14,61
Т актив. торм.	с	46,23		45,84			44,85		42,74		39,61
S1	м	31,845		31,26			29,775		26,61		21,915
S3	м	97,63		100,96			96,967		80,388		53,88
S акт торм	м	487,865		452,12			439,87		395,59		304,135
движение против течения С = - 1,5
t2	с	15,95		15,51			14,49		12,39		9,16
Т актив. торм.	м	40,95		40,51			39,49		37,39		34,16
S1	м	-23,925		-23,265			-21,735		-18,585		-13,74
S3	с	93,78		96,73			92,35		75,39		48,51
S акт торм	м	428,24		393,365			383,745		345,40		263,11

S_{акт. тор.0.8} = 160,6+51,19= 279,53 (м);

Таблица 3 – Расчет характеристик активного торможения

По результатам расчета, приведенным в таблице 2.3, строятся графики зависимостей Т_{акт. торм} = f (H), S _{акт. торм} = f (H). Рисунки 3, 4, 5.

Вывод.

По графикам движения судна проекта 781 можно сделать следующие выводы:

1. Время и путь разгона судна увеличиваются с глубиной под килем, при глубине от 3.1 до 6.2 метров увиличение разгона более стремительное, чем от 6.2 м. Максимальное время и путь разгона достигается на глубокой воде (глубина больше 12.3 м).

2. Время и путь свободного торможения увеличиваются с глубиной; при глубине от 3.1 до 4.1 увеличение времени и пути самое стремительное, от 4.1 до 6.2 — значительно меньше, от 6.2 до 12.3 — изменения минимальны и от 12.3 м — изменения практически отсутствуют.

3. Время и путь активного торможения при движении по течению значительно (почти в 2 раза) больше активного торможения против течения, в следствии сноса судна течением.

4. Активное торможение существенно снижает расстояние, проходимое судном с полного хода, до полной остановки, что может быть использовано при возникновении экстренной ситуации.

5. Расчётные данные инерционных характеристик судна сопоставимы с практическими наблюдениями, поэтому расчёты могут быть использованы для решения определённых практических задач.