Методические указания по выполнению работы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4/7.

ТЕМА:Расчет характеристик поворотливости судна.

Учебная цель: -Закрепление теоретических знаний по управлению

движением судна по лини его пути.

- Получение практических навыков по расчёту

характеристик поворотливости судна.

Объем в часах:2 часа

Методические указания по выполнению работы.

1. Основные понятия и определения.

Управляемостью называется качество судна, позволяющее двигаться ему по заданной траектории или изменять направление движения в соответствии с воздействием средств управления.

Управляемость зависит как от свойств самого судна, определяемых комплексом: корпус – рулевое устройство – винт, так и от внешних условий: ветра, волнения, глубины и рельефа дна при плавании на мелководье, глубины и ширины канала при плавании в узкостях.

Управляемость характеризуется двумя свойствами судна: устойчивостью на курсе и поворотливостью.

Под поворотливостью подразумевается способность судна изменять направление движения и описывать траекторию заданной кривизны. При отсутствии внешних воздействий поворотливость определяется характеристиками средства управления и характеристиками корпуса судна (включая его посадку).

Процесс поворота судна с переложенным рулем называется циркуляцией. Траектория, описываемая судном под влиянием переложенного на определенный угол пера руля, характеризуется радиусом циркуляции.

Основными геометрическими характеристиками, определяющими его эффективность, являются площадьSр и высотаh (по балеру), а также размеры и форма подводной части корпуса.

За начало циркуляции судна под влиянием сил и моментов переложенного руля принимается момент начала перекладки руля.

Циркуляция характеризуется линейной и угловой скоростями, радиусом кривизны и углом дрейфа. Эти характеристики не остаются постоянными. Процесс циркуляции принято делить на три периода.

Первый период – маневренный, продолжается в течение времени перекладки руля.

Второй период – эволюционный, начинается с момента окончания перекладки руля и заканчивается, когда характеристики циркуляции примут установившиеся значения.

Третий период – установившийся, начинается с момента окончания второго периода и продолжается до тех пор, пока руль остается в переложенном положении.

Типичная циркуляция судна изображена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1. – Элементы циркуляции

Геометрическими элементами циркуляции являются:

выдвиг ℓ₁ - расстояние, на которое смещается ЦТ судна в направлении первоначального курса от начальной точки циркуляции до точки, соответствующей изменению курса на 90 градусов;

прямое смещение ℓ₂ - расстояние от линии первоначального курса по нормали до ЦТ судна к моменту изменения курса на 90 градусов;

обратное смещение ℓ₃ - максимальное смещение ЦТ судна от линии первоначального курса в сторону, обратную направлению поворота, происходящее в начале циркуляции под влиянием боковой силы руля, вызывающей дрейф судна (обратное смещение обычно не превышает ширину судна, а на некоторых судах и вовсе не наблюдается);

тактический диаметр циркуляции Dт - расстояние между положениями ДП судна до начала поворота и в момент изменения курса на 180 градусов;

диаметр установившейся циркуляции Dуст – расстояние между положениями ДП судна на двух последовательных курсах, отличающихся на 180 градусов при установившемся движении.

2. Порядок выполнения расчётов.

Курсанты и слушатели для выполнения расчётов по определению характеристик поворотливости судна применяют экспериментально- расчётный метод, в котором используют данные натурных наблюдений (экспериментов), выполненных кафедрой «Управление судном» ОНМА и Методические указания по выполнению курсовой работы на тему «Определение маневренных характеристик судна», разработанных ОНМА.

В лабораторной работе курсанты выполняют расчёты для своего судна согласно задания на курсовую работу. В работе производятся расчёты выдвига, прямого смещения, тактического диаметра циркуляции и установившегося диаметра циркуляции для углов перекладки куля 5°, 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°. Результаты расчётов заносим в таблицу.

Расчет элементов поворотливости судна будем производить в следующей последовательности пункт 2.12. «Методических указаний».

1. Производим расчет коэффициента полноты ДП по формуле (1):

(1)

Где f_K - площадь кормового подреза, ограниченного кормовым

перпендикуляром, базовой линией и контуром кормы,

включая кронштейн полуподвесного руля (берём из задания).

Т_ср – средняя осадка, м. ( берём из задания для заданного курсанту

режима: в балласте или в грузу),

L_^^ - длина между перпендикулярами, м; (берём из задания).

2. Производим расчет угла дифферента в градусах по формуле (2)

(2)

Где: Т_Н – осадка судна носом (для заданного режима в грузу или балласте);

Т_К – осадка судна кормой (для заданного режима в грузу или балласте).

3. Производим расчет относительной площади пера руля S_p% по формуле (3):

(3)

Где: S_p - площадь пера руля без кронштейна, м² (берём из задания).

4. Производим расчет фактора руля и корпуса судна по формуле (4):

(4)

Где: В – ширина судна, м; ( из задании).

5. Производим расчет параметров циркуляции: выдвиг, прямое смещение, тактический диаметр циркуляции, установившийся диаметр циркуляции ( , ) по формулам (5), (6), (7), (8), для углов перекладки руля 5°, 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35° вправо, при этом параметры выражаются в длинах корпуса судна L_^^ :

(5)

(6)

(7)

(8)

где - угол перекладки руля в градусах.

6. Производим уточнение параметров циркуляции при помощи переходных коэффициентов по формулам (9), (10), (11), (12):

(9)

(10)

(11)

(12)

Где: γ_ℓ1, γ_ℓ2, γ_Dт, γ_Dу – переходные коэффициенты, рассчитанные в

лабораторной работе 1 (формулы25,26,27,28).

7. Переводим значения параметром циркуляции в метры, путем умножения на L, а затем в кабельтовы, разделив на 185.2, и результаты заносим в таблицу.

Параметры циркуляции	Значения параметров циркуляции
Расчетные, корпусов	Экспериментально-расчетные, корп.	Экспериментально-расчетные, кбт.
угол перекладки d=50
Выдвиг,	8.59	7.34	5.73
Прямое смещение	6.53	6.25	4.88
Тактический диаметр Dт(d)	13.55	8.11	6.33
Установившийся диаметр Dу(d)	12.94	7.75	6.02
угол перекладки d=100
Выдвиг,	5.8	4.96	3.87
Прямое смещение	3.98	3.82	2.98
Тактический диаметр Dт(d)	8.44	5.05	3.94
Установившийся диаметр Dу(d)	7.89	4.85	3.71
угол перекладки d=150
Выдвиг,	4.57	3.9	3.05
Прямое смещение	2.86	2.74	2.14
Тактический диаметр Dт(d)	6.18	3.69	2.88
Установившийся диаметр Dу(d)	5.65	3.42	2.71
угол перекладки d=200
Выдвиг,	3.83	3.27	2.56
Прямое смещение	2.19	2.1	1.64
Тактический диаметр Dт(d)	4.83	2.89	2.25
Установившийся диаметр Dу(d)	4.31	2.67	2.19
угол перекладки d=250
Выдвиг,	3.33	2.84	2.22
Прямое смещение	1.73	1.66	1.29
Тактический диаметр Dт(d)	3.91	2.34	1.82
Установившийся диаметр Dу(d)	3.4	2.19	1.75
угол перекладки d=300
Выдвиг,	2.96	2.53	1.97
Прямое смещение	1.39	1.33	1.04
Тактический диаметр Dт(d)	3.23	1.93	1.51
Установившийся диаметр Dу(d)	2.73	1.77	1.41
угол перекладки d=350
Выдвиг,	2.67	2.28	1.78
Прямое смещение	1.13	1.08	0.84
Тактический диаметр Dт(d)	2.7	1.61	1.26
Установившийся диаметр Dу(d)	2.21	1.50	1.18

Таблица 4.1. - Характеристики поворотливости судна в грузу.

3. Порядок оформления результатов расчётов.

Расчёты выполняются с помощью инженерного калькулятора, способного вычислять тригонометрические функции, в рабочей тетради во время планового проведения лабораторной работы. Курсанты не успевшие произвести расчёты и построения до окончания времени лабораторной работы представляют данные своих расчётов и защищают работу до начала следующей лабораторной работы.

В последующем эти расчёты используются в курсовой работе каждым курсантом согласно персонального задания. Таким образом, изучив теоретический материал и выполнив расчёты лабораторной работы курсант подготовит часть курсовой к оформлению и защите.

4. Вопросы для защиты лабораторной работы.

1. Из каких периодов состоит процесс циркуляции?

2. Дайте определение термина «Выдвиг».

3. Дайте определение термина «Прямое смещение».

4. Дайте определение термина «Обратное смещение».

5. Дайте определение термина «Тактический диаметр циркуляции».

6. Дайте определение термина «Диаметр установившейся циркуляции».

7. Дайте определение термина «Поворотливость».

5. Список рекомендованной литературы.

1. Мальцев А.С. Маневрирование судов при расхождении. Одесса.: ОМТЦ,

2013.-303 с.

2. Демин С.И. и др «Управление судном», М.: Транспорт, 1991. -359 с.

3. Снопков В.И., «Управление судном», Санкт-Петербург, Профессионал,

2004. -536 с.

4. Шарлай Г.Н., «Управление морским судном», Владивосток, Мор. Гос.

Университет, 2009. -503 с.

5. Рекомендации по организации штурманской службы на морских судах

Украины (РШСУ-98).-Одесса, ЮжНИИМФ, 1998.-75с.

6. Мальцев А.С., Устименков Я.В., Мамонтов В.В., Смирнов С.В.,

Методические указания по выполнению курсовой работы на тему

«Определение маневренных характеристик судна». - Одесса. : ОНМА,

2015. – 60 с.

7. Яркин П.И., «Управление судном», Одесса, ОНМА, 2007. – 156с.