Расчет гидродинамических сил и моментов на баллере руля

1. Коэффициент попутного потока определяется из ряда (0,22...0,26)

2. Коэффициент влияния корпуса на руль K_к вычисляется по формуле:

3. Площадь руля, омываемая потоком винта F_в вычисляется по формуле:

b D, м²

где D - диаметр гребного винта, м.

4. Скорость судна υ_s вычисляется по зависимости:

1856 υ/3600, м/с

где υ - скорость судна, уз.

5. Осевая скорость винта относительно воды υ_p вычисляется по формуле:

(1- ) υ_s, м/с

6. Мощность, затрачиваемая на вращение винта N_р вычисляется по зависимости:

0,98Ne, кВт

где Ne – мощность ГД, кВт.

7. Упор винта Р вычисляется по формуле:

N_рh_р/ υ_p, кН

где h_р определяется из ряда (0.6... 0.7).

8. Коэффициент нагрузки винта по упору S_р определяется по табличным данным.

9. Коэффициент влияния винта на руль K_в определяется из ряда (2,15...2,75).

10. Плотность забортной воды принимается равной = 1025 кг/м³.

Все расчеты вносятся в таблицу 2.

Таблица 2

№ п/п	Наименование, обозначение, единицы измерения	Числовое значение
	Коэффициент попутного потока	0,24
	Коэффициент влияния корпуса на руль Kк	0,578
	Площадь руля, омываемая потоком винта Fв	17,99
	Скорость судна υs, м/с	8,25
	Осевая скорость винта относительно воды υp, м/с	6,27
	Мощность, затрачиваемая на вращение винта Nр, кВт
	Упор винта Р, кН	939,75
	Коэффициент нагрузки винта по упору Sр	1,96
	Коэффициент влияния винта на руль Kв	2,65

Далее определяют величины для различных углов поворота руля от среднего положения α и вносят в таблицу 3:

1. Коэффициенты C_x, С_у, С_D определяют по табличным данным [1, табл.10].

2. Коэффициент нормальной силы С_n вычисляется по формуле:

cosa+ sina

3. Отстояние центра от передней кромки руля S вычисляется по формуле:

C_D b, м

4. Коэффициент гидродинамического момента C_m вычисляется по формуле:

( S)/b

5.Нормальная сила N вычисляется по формуле:

C_m K_k K_B F

6. Гидродинамический момент относительно передней кромки руля М определяется из зависимости:

C_m K_k K_B F

7. Гидродинамический момент относительно оси руля М_а определяется из зависимости:

C_n K_k K_B F (b C_D - z) 10^-3

8. Коэффициент нормальной силы на заднем ходу С_n з.х. определяем по табличным данным.

9. Отстояние центра давления от задней кромки руля на заднем ходу S з.х. определяется из зависимости:

(0,3...0,35)b

10. Гидродинамический момент на заднем ходу судна М_а з.х. вычисляется по формуле:

C_n з.х. F [b-(Sз.х.+z)] 10^-3

11. Гидродинамический момент для расчета М_р принимаем равным М_а.

12. Момент на баллере руля с учетом трения в боковых опорах баллера и пяте руля М_б определяется из зависимости:

(1,15...1,2)М_р.

13. Крутящий момент на баллере с учетом дополнительных внешних нагрузок М_кр определяется из зависимости:

(1...1,2) М_б

Таблица 3

	Угол поворота руля от среднего положения α, град
	Коэффициент сопротивления Cx	0,040	0,060	0,090	0,170	0,270	0,380
Коэффициент подъемной силы Су	0,250	0,530	0,835	1,060	1,100	1,140
Коэффициент центра давления СD	0,230	0,245	0,265	0,285	0,365	0,385

Продолжение таблицы 3

	Коэффициент нормальной силы Сn	0,253	0,532	0,830	1,054	1,111	1,180
	Отстояние центра от передней кромки руля S, м	0,752	0,801	0,867	0,932	1,194	1,259
	Коэффициент гидродинамического момента Cm	0.058	0.130	0.220	0.300	0.406	0.454
	Нормальная сила N, кН	289,5	608,8	949,9	1206,3	1271,5	1350,5
	Гидродинамический момент относительно передней кромки руля М, кНм	217,06	486,50	823,31	1122,70	1519,39	1699,02
	Гидродинамический момент относительно оси руля Ма, кНм	94,681	169,228	201,898	177,499	145,521	242,878
	Коэффициент нормальной силы на заднем ходу Сn з.х.	0,190	0,399	0,623	0,791	0,833	0,885
	Отстояние центра давления от задней кромки руля на заднем ходу S з.х., м	1,063	1,063	1,063	1,063	1,063	1,063
	Гидродинамический момент на заднем ходу судна Ма з.х., кНм	14,12	29,65	46,30	58,79	61,91	65,78
	Гидродинамический момент для расчета Мр, кНм	94,68	169,23	201,90	177,50	145,52	242,88
	Момент на балл ере руля с учетом трения в боковых опорах баллера и пяте руля Мб, кНм	108,88	194,61	232,19	204,41	167,35	279,31
	Крутящий момент на баллере с учетом дополнительных внешних нагрузок Мкр, кНм	119,77	214,07	255,41	224,85	184,09	307,24