Тормозные характеристики судов

Равенство сил сопротивления среды и тяги движителей определяет равномерное поступательное движение судна. При изменении частоты вращения двигателя это равенство сил нарушается. С увеличением тяги скорость судна возрастает, с уменьшением — падает. Изменение скорости происходит продолжительное время, до тех пор, пока не будет преодолена инерция судна и силы тяги и сопротивления не уравняются вновь. Мерой инерции является масса. Однако инерция судна, движущегося в водной среде, зависит не только от массы самого судна. Корпус судна вовлекает в движение прилегающие к нему частицы воды, на что тратится дополнительная энергия. В результате, чтобы придать судну некоторую скорость, потребуется более длительная работа силовой установки. При торможении необходимо погасить не только кинетическую энергию, накопленную судном, но и энергию вовлеченных в движение частиц воды, на что также потребуется более длительная работа силовой установки. Такое взаимодействие частиц воды с корпусом аналогично увеличению массы судна. Эту добавочную массу называют присоединенной массой. На глубокой воде и при чистом корпусе присоединенная масса у транспортных судов составляет примерно в грузу 4%, в балласте — 3%.

Инерционные свойства судов учитываются с помощью инерционных характеристик, представляющих закономерности изменения скорости и пути во времени при разгоне и остановке судна. Протяженность и крутизна кривых v(t), S(t), помимо массы, зависят еще от начальной скорости, состояния корпуса, мощности и реверсивных качеств комплекса корпус—движитель. Безопасное маневрирование судов связано прежде всего с их тормозными характеристиками. Торможение может быть пассивным и активным. При пассивном торможении остановка судна происходит за счет сопротивления среды, при активном судно дополнительно тормозится paбо той винта на задний ход. Путь, проходимый судном при пассивном торможении, называют выбегом, а при активном торможении — тормозным путем. На рис. 1.6 в качестве примера приведены тормозные характеристики теплохода «Академик Сергей Королев», имевшего во время испытаний водоизмещение 17 800 т,

Торможение с помощью винта

Торможение судна с помощью винта, работающего -на задний ход, состоит из трех периодов: предварительного, пассивного и активного. Предварительный период начинается с момента подачи команды по машинному телеграфу и заканчивается в момент прекращения подачи топлива на двигатель, пара на турбину или изменения магнитного потока генератора в гребной электрической установке. Время предварительного периода — около 5 с. На судах, оборудованных ДАУ и ВРШ, длительность предварительного периода определяется программой, по которой работают эти устройства. Пассивный период начинается с момента начала падения оборотов и продолжается до начала вращения винта на задний ход. В течение этого периода винт работает сначала в режиме, близком к поступи нулевого упора, а затем в турбинном режиме и существенного влияния на движение судна не оказывает. Скорость судна в основном уменьшается за счет сопротивления корпуса. Продолжительность пассивного периода зависит от исходной скорости судна; реверсивных свойств двигателя и механика, выполняющего реверс. На теплоходах нельзя выполнить реверс сразу после команды, если судно шло полным ходом. Для надежного реверса нужно, чтобы обороты переднего хода после прекращения подачи топлива снизились до некоторого значения, при котором давление воздуха, подаваемого в цилиндры, было способно преодолеть момент винта, вращающегося на передний ход, и изменить направления вращения двигателя, обеспечив его запуск на задний ход. Число оборотов, при котором надлежит выполнить реверс, регламентируется инструкцией по эксплуатации главного двигателя. Для двигателей «Бурмейстер и Вайн» надежный реверс осуществляется при снижении оборотов до значения, составляющего примерно 25% от оборотов полного хода. Для двигателей типа «Зульцер» это значение равно примерно 35%. Запуск двигателя на задний ход можно осуществить и на больших оборотах. Но для этого механик, выполняющий реверс, должен обладать достаточным опытом, В противном случае запас воздуха израсходуется вхолостую и маневр не будет выполнен.

Как показывает практика, максимальная скорость теплохода, при которой можно уверенно выполнить реверс, составляет 10— 11 уз. На турбоходах реверс зависит от времени запуска турбины заднего хода и выполняется быстрее, чем на теплоходах. Однако, так как мощность турбины заднего хода по сравнению с ДВС невелика, торможение у турбоходов в активный период менее интенсивно. Наиболее быстрый реверс достигается на судах, оборудованных ВРШ.

Активный период торможения продолжается с момента реверса до остановки судна. Торможение происходит за счет совместного действия сопротивления воды и тяги винта на заднем ходу, которая от тяги полного переднего хода составляет: у теплоходов 75—80%, у турбоходов 25—60%.

В активный период движение судна по характеру близко к равнозамедленному. Судно не только теряет скорость, но и приобретает вращательное движение вокруг центра тяжести и смещается от линии пути в сторону поворота. Боковое смещение особенно велико у крупнотоннажных судов. Как показали испытания, супертанкеры с винтом правого вращения к концу торможения смещаются от первоначального пути на 3—4 кб вправо и приобретают угловую скорость вращения 10—14 град/м. При этом судно успевает развернуться по отношению к первоначальному курсу на 100—120°.

При условии нормального реверса тормозные пути одновинтовых судов дедвейтом 10000—40000 т, выраженные в длинах корпуса между перпендикулярами, составляют величины, иллюстрируемые табл. 1.1.

Таблица 1.1