Методика расчета элементов циркуляции

Диаметр установившейся циркуляции с некоторыми допущениями рассчитывается по эмпирической формуле Шенхера [3].

,

(4.1)

где К₁ – эмпирический коэффициент, зависящий от отношения

.

Таблица значений коэффициента К₁

	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,10	0,11	0,12	0,13	0,14	0,15
К1	1,41	1,10	0,85	0,67	0,55	0,46	0,40	0,37	0,36	0,35	0,34

 

Площадь пера руля определяется по формуле:

(4.2)

где А – эмпирический коэффициент, определяемый по формуле:

Коэффициент подъемной силы пера руля С_у может быть найден по формуле:

(4.3)

где

 

(в расчете принимать ).

Тактический диаметр циркуляции можно определить по формулам:

- в грузу:

 

;

(4.4)

- в балласте:

(4.5)

где Д_т – тактический диаметр циркуляции при перекладке руля «на борт».

Зависимость тактического диаметра циркуляции от угла перекладки руля выражается формулой:

 

Выдвиг и прямое смещение рассчитываются по формулам:

;	(4.6)
;	(4.7)

где К₂ – эмпирический коэффициент, определяемый по формуле:

(4.8)

где – относительная площадь пера руля, выраженная в процентах от площади погруженной части ДП:

;

(4.9)

Угол дифферента определяется по формуле:

.

Диаметр циркуляции кормовой оконечности судна можно определить по формуле:

;

(4.10)

где .

Поступательная скорость на установившейся циркуляции определяется по приближенным формулам:

при перекладке руля «на борт»

при перекладке руля «пол борта»

Период установившейся циркуляции определяется по формуле:

Ширина полосы движения судна на циркуляции определяется по формуле:

Методика построения циркуляции судна

Кривую эволюционного периода циркуляции можно построить из дуг окружностей переменных радиусов. После поворота судна на угол 180° радиус циркуляции считается постоянной величиной.

Величина радиуса циркуляции постоянно уменьшается от наибольшего значения в начале поворота до значения поворота радиуса установившейся циркуляции.

Относительные значения радиусов неустановившейся циркуляции в зависимости от угла поворота судна и угла перекладки руля показаны в таблице:

Таблица значений R_н/R_ц

Угол перекладки руля, град.	Угол поворота судна, град.
					120-160
	2,20	1,80	1,30	1,15	1,10	1,06
	4,40	3,20	1,90	1,60	1,40	1,30

где R_н – радиус неустановившейся циркуляции;

R₀ – радиус установившейся циркуляции.

Порядок построения циркуляции:

1. Проводим линию первоначального курса и откладываем на ней в выбранном масштабе отрезок пути судна, пройденного за маневренный период:

2. Рассчитываем средний радиус поворота судна на угол 10° по данным таблицы. Для этого, например, выбираем из таблицы от ношение радиусов R_н/R_ц при углах поворота на 5° и 10° при δ_р = 35. Эти значения будут равны 4,4 и 3,2.

Отсюда:

Затем рассчитываем средние радиусы поворота судна в интервалах от 10° до 30° и т.д.

3. Кривую циркуляции судна строим (аппроксимируем) из ряда дуг окружностей различных радиусов до угла поворота на 180°.

4. Построив кривую циркуляции в эволюционном периоде завершаем построение, описав окружность радиусом установившейся циркуляции до угла поворота на 360° (рис. 1)

 

Рис. 1. Схема построения циркуляции судна

Задание по разделу «Определение инерционных характеристик судна»

Инерционные характеристики должны быть рассчитаны при маневрах ППХ-ПЗХ, СПХ-ПЗХ, МПХ-ПЗХ, ППХ-СТОП, СПХ-СТОП, МПХ-СТОП, разгон из положения СТОП-ППХ.

По результатам расчетов составляется диаграмма тормозных характеристик в соответствии с РШС-89.

Перечисленные характеристики представляются в виде графиков для водоизмещений судна в грузу и в балласте. Результаты расчета сводятся в таблицу:

	груз	балласт
ППХ	СПХ	МПХ	ППХ	СПХ	МПХ
Ам, м^2		ххх	ххх		ххх	ххх
R0, т		ххх	ххх		ххх	ххх
S1, м
V2, м/с
М1, т		ххх	ххх		ххх	ххх
S2, м
Мш		ххх	ххх	ххх	ххх	ххх
Рзх, т		ххх	ххх	ххх	ххх	ххх
S3, м
Т3, с
Sт, с
tт, с
Тсв, с
Sсв, м
С		ххх	ххх		ххх	ххх
Тр, мин.		ххх	ххх		ххх	ххх
Sр, кб.		ххх	ххх		ххх	ххх

6. Методика определения инерционных характеристик судна

Активное торможение

Активное торможение рассчитывается в три периода.

Расчет ведется до полной остановки судна (V_к = 0).

Принимаем , .

Определяем сопротивление воды движению судна на полном ходу по формуле Рабиновича:

;

(7.1)

где

R₀-[кгс]

Инерционная постоянная:

;

(7.2)

где m₁ – масса судна с учетом присоединенной массы:

Упор винта на заднем ходу:

;

(7.3)

где

(7.4)

 

Nе = η ∙ Ni;

(7.5)

η может быть определена по формуле Эмерсона:

;

(7.6)

 

Путь, пройденный в первом периоде:

S1 = Vн ∙ Т1;

(7.7)

Скорость судна в конце второго периода:

;

(7.8)

Путь, пройденный судном во втором периоде:

(7.9)

 

 

Путь, проходимый судном в третьем периоде:

;

(7.10)

Время третьего периода:

;

(7.11)

Общий путь и время торможения:

S_т = S₁ + S₂ + S₃

t_т = t₁ + t₂ + t₃

 

Пассивное торможение

Расчет ведется до скорости V_к = 0,2 ∙ V₀.

Определяем время пассивного торможения:

;	(7.12)
;	(7.13)

Разгон судна

Расчет судна ведется до скорости V_к = 0,9 ∙ V₀

Определяем путь и время разгона по эмпирической формуле:

Sр = 1,66 ∙ С; [кб]	(7.14)
; [мин]	(7.15)

где С – коэффициент инерционности, определяемый по выражению:

;

(7.16)

где V_к, узлы;

N_е, л.с.