Расчет элементов циркуляции и инерционных характеристик судна

  • Вид работы:
    Методичка
  • Предмет:
    Транспорт, грузоперевозки
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    35,69 Кб
  • Опубликовано:
    2014-12-12
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Расчет элементов циркуляции и инерционных характеристик судна

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«МОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕНАЯ АКАДЕМИЯ

ИМЕНИ АДМИРАЛА Ф.Ф.УШАКОВА»

Кафедра «Управление судном»






МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению курсовой работы по дисциплине "Управление судном"

Тема: "Расчет элементов циркуляции и инерционных характеристик судна"

Методические указания составлены:

доцентом Мироновым А.В.,

ст. преподавателем Кирилловым С.А.

Утверждены на заседании кафедры






Новороссийск

1.Общие положения курсовой работы

В соответствии с Резолюцией ИМО А.160 (ES.IV) и параграфа 10 Правила II/I Международной конвенции о подготовке и дипломировании моряков и несению вахты 1978 г. на каждом судне должна быть представлена информация о маневренных характеристиках.

Выполнение курсовой работы по дисциплине «Управление судном» предусматривает более глубокое изучение вопросов, связанных с определением маневренных элементов судна.

Задание по КР включает в себя расчеты элементов циркуляции и инерционны свойств судна, а также составление типовой таблицы маневренных элементов по полученным результатам.

Курсовая работа выполняется курсантами 5 курса судоводительского факультета в 10 семестре после изучения Раздела 3 (темя 13-17) типовой программы дисциплины «Управление судном».

Курсовая работа включает следующие темы:

Определение элементов циркуляции судна расчетным способом.

Расчет инерционных характеристик судна, включающих в себя пассивное торможение, активное торможение и разгон судна при различных режимах движения.

Расчет увеличения осадки судна при плавании на мелководье и в каналах.

Составление таблицы маневренных элементов судна на основании результатов расчета (расчетно-графическая часть работы).

Курсовая работа оформляется в соответствие с существующими требованиями.

Размерность физических величин в используемых формулах должна соответствовать приведенной в разделе «Условные обозначения», если в тексте МУ не оговорено иное.

После проверки курсовой работы преподавателем учащийся в назначенный срок защищает ее на кафедре.

2.Условные обозначения

Δ-объемное водоизмещение, м3-весовое водоизмещение судна, т-длина судна между перпендикулярами, м

В-ширина судна, м-осадка, м-скорость полного хода, м/сн-начальная скорость для конкретного маневра, м/с

Св-к-т общей полноты

См-к-т полноты мидельшпангоута

Сд-к-т полноты ДП

Су-к-т подъемной силы пера руля

η-пропульсивный коэффициент

λ11-коэффициент присоединенной массы

α-угол поворота судна, град

β-угол дрейфа судна на циркуляции, град

δр-угол перекладки руля, град

θ-угол крена, град

ψ-угол дифферента, градр-длина пера руля, мр-высота пера руля, м

λр-относительное удлинение пера руля

Ар-площадь пера руля, м2

Ад-площадь погруженной части ДП судна, м2

Ам-площадь погруженной части мидельшпангоута, м2в-диаметр гребного винта, мв-шаг винта, м-частота вращения винта, 1/с-индикаторная мощность главного двигателя, л.с.е-эффективная мощность, л.с.

Мш-момент на швартовых

Рзх-упор винта на швартовых на заднем ходу, тс

Т1-время первого периода, с

Т2-время второго периода, с

Тр-время реакции судна на перекладку руля, с

Тц-период циркуляции, с

Д0-диаметр установившейся циркуляции, м

Дт-тактический диаметр циркуляции, м

Дк-диаметр циркуляции кормовой оконечности судна, м-выдвиг, м-прямое смещение, м

ΔS-ширина полосы движения на циркуляции, м-инерционная постоянная, мт-тормозной путь при активном торможении, мт-время активного торможения, сп-тормозной путь при пассивном торможении, мп-время пассивного торможения, ср-путь разгона судна, мр-время разгона судна, мин-ускорение свободного падения, м/с2

3.Задание по разделу «Определение элементов циркуляции судна»

Все элементы циркуляции определяются для двух водоизмещений судна (в грузу и в балласте) с полного переднего хода с положением руля «на борт» (35°) и «полборта» (15°).

Результаты расчета сводятся в таблицу и по ним строится кривая циркуляции для двух водоизмещений и двух перекладок руля.

циркуляция инерционный судно

В грузуВ балласте15351535Д0, мДт, мl1, мl2, мβ, °Дк, мТц, минΔS, м

.1Методика расчета элементов циркуляции

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

,

гдеК1 - эмпирический коэффициент, зависящий от отношения ;

.

Таблица значений коэффициента К1

0,050,060,070,080,090,100,110,120,130,140,15К11,411,100,850,670,550,460,400,370,360,350,34

Площадь пера руля определяется по формуле:

,

гдеА - эмпирический коэффициент, определяемый по формуле:

.


,

где;

(в расчете принимать ).

Тактический диаметр циркуляции можно определить по формулам:

в грузу:;

в балласте:,

гдеДт - 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:

,

,

гдеК2 - эмпирический коэффициент, определяемый по формуле:

,

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

.

Угол дифферента определяется по формуле:

.

Диаметр циркуляции кормовой оконечности судна можно определить по формуле:

,

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:

.

.2Методика 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 Rн/Rц

Угол перекладки руля, град.Угол поворота судна, град.510306090120-160352,201,801,301,151,101,06154,403,201,901,601,401,30

гдеRн - радиус неустановившейся циркуляции;- радиус установившейся циркуляции.

Порядок построения циркуляции:

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

.

.Рассчитываем средний радиус поворота судна на угол 10° по данным таблицы. Для этого, например, выбираем из таблицы от ношение радиусов Rн/Rц при углах поворота на 5° и 10° при 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.

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

.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

4.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.

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

грузбалластППХСПХМПХППХСПХМПХАм, м2ххххххххххххR0, тххххххххххххS1, мV2, м/сМ1, тххххххххххххS2, мМшхххххххххххххххРзх, тхххххххххххххххS3, мТ3, сSт, сtт, сТср, с Sсв, мСххххххххххххТр, мин.ххххххххххххSр, кб.хххххххххххх

.1Методика определения инерционных характеристик судна

.1.1Активное торможение

Активное торможение рассчитывается в три периода.

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

Принимаем , .

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

,

где.

Инерционная постоянная:

,

гдеm1 - масса судна с учетом присоединенной массы:

Упор винта на заднем ходу:

,

где;е = η ∙ Ni;

η может быть определена по формуле Эмерсона:

.

Путь, пройденный в первом периоде:= Vн ∙ Т1

Скорость судна в конце второго периода:

.


.

Путь, проходимый судном в третьем периоде:

.

Время третьего периода:


Общий путь и время торможения:

т = S1 + S2 + S3т = t1 + t2 + t3

.1.2Пассивное торможение

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

Определяем время пассивного торможения:

,

.

.2Разгон судна

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

Определяем путь и время разгона по эмпирической формуле:р = 1,66 ∙ С

,

гдеС - коэффициент инерционности, определяемый по выражению:

,

гдеVк, узлы;е, л.с.

5.Расчет дополнительных данных для таблицы маневренных элементов

.1Увеличение осадки судна на мелководье

Величина увеличения осадки судна на мелководье может быть рассчитана по формулам института гидрологии и гидромеханики Украины (формула Г.И. Сухомела), модифицированным А.П. Ковалевым [13]:

при

при

где - отношение глубины моря к средней осадке;- коэффициент, зависящий от отношения длины к ширине судна.

Таблица для определений k

L/B456789k1,351,030,800,620,550,48

Результаты расчета представляются в виде графика зависимости dк = f(V) при соотношении h/d = 1,4; 2,0; 3,0.

Дополнительное приращение осадки при плавании в канале:

,

гдеk' - коэффициент, зависящий от отношения площадей сечения канала и погруженной части мидельшпангоута.

Таблица для определения k'

Ак/Ам456781012k'0,980,610,440,350,240,180,15

Результаты расчета представляются в виде графика зависимости dк = f(V) при соотношении h/d = 1,4 и Ак/Ам = 4; 6; 8.

.2Увеличение осадки судна от крена

Увеличение осадки при различных углах крена рассчитывается по формуле:


Результаты расчета представлены в табличной форме для углов крена до 10º.

.3Определение запаса глубины на ветровое волнение

Волновой запас глубины определяется в соответствии с приложением 3 РШС-89 для высот волн до 4 метров и представляется в табличной форме.

.4Маневр «Человек за бортом»

Одним из видов маневра судна «Человек за бортом» является разворот с выходом на контркурс. Выполнение этого маневра зависит от выбора угла отклонения судна от первоначального курса (α). Величина угла α определяется по формуле:


гдеТп - время перекладки руля с борта на борт (Тп = 30 сек);ср - средняя скорость на циркуляции, определяемая из выражения:


Построение схемы маневра выполняется по данным циркуляции, рассчитанным в разделе 3.


Литература

1.Войткунский Я.И. и др. Справочник по теории корабля. - Л.: Судостроение, 1983.

.Демин С.И. Приближенное аналитическое определение элементов циркуляции судна. - ЦБНТИ ММФ, экспресс-информация, серия «Судовождение и связь», вып. 7(162), 1983, с.14-18.

.Знамеровский В.П. Теоретические основы управления судном. - Л.: Издательство ЛВИМУ, 1974.

.Карапузов А.И. Результаты натурных испытаний и расчет маневренных элементов судна типа «Прометей». Сб. Безопасность мореплавания и ведения промысла, вып. 79. - Л.: Транспорт, 1987.

.Мастушкин Ю.М. Управляемость промысловых судов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.

.Рекомендаций по организации штурманской службы на судах Минморфлота СССР (РШС-89). - М.: Мортехинформреклама, 1990.

.Справочник капитана (под общей редакцией Хабура Б.П.). - М.: Транспорт, 1973.

.Судовые устройства (под общей редакцией Александрова М.Н.): Учебник. - Л.: Судостроение, 1988.

.Цурбан А.И. Определение маневренных элементов судна. - М.: Транспорт, 1977.

.Управление судном и его техническая эксплуатация (под общей редакцией Щетининой А.И.). - М.: Транспорт, 1982.

.Управление судами и составами (Соларев Н.Ф. и др.). - М.: Транспорт, 1983.

.Управление крупнотоннажными судами (Удалов В.И., Массанюк И.Ф., Матевосян В.Г., Ольшамовский С.Б.). - М.: Транспорт, 1986.

.Ковалев А.П. К вопросу о «проседании» судна на мелководье и в канале. Экспресс-информация, серия «Безопасность мореплавания», вып 5,1934. - М.: Мортехинформреклама.

.Гире И.В. и др. Испытания мореходных качеств судов. - Л.: Судостроение, 1977.

.Ольшамовский С.Б., Миронов А.В., Маричев И.В. Совершенствование маневрирования крупнотоннажными судами. Экспресс-информация, серия «Судовождение связь и безопасность мореплавания», вып. 11(240). - М.: Мортехинформреклама, 1990.

.Экспериментальное и теоретическое определение маневренных элементов судов НМП для составления формуляров маневренных характеристик. Отчет о НИР УДК. 629.12.072/076. - Новороссийск, 1989.

Исходные данные

1. София4. Добруш7. Казбек10. Грозный2. Борис Бутома5. Ливны8. Запорожье11. Джуз.Верди3. Сплит6. Майкоп9. М. Хмелевской12. ТрудВариант123456789101112Δгр, м36200013114530360360704580039400162503028033700394006614035400Δбал, м3370006500018000200002500023000100001700018200230003800019000L214,0240,6186,2183,0195,0161,0145,5187,2160,0170,0227,8192,0B31,040,023,423,027,025,819,222,826,028,831,125,0dср, м (гр)11,815,89,810,010,511,38,59,510,811,312,110,2dн, м (бал)6,68,05,35,46,05,64,95,55,85,76,85,5dк, м (бал)7,49,26,06,26,86,25,86,16,66,37,76,4Ni, л.с.19000232001200010700180001200022000109008160120001918013750Dв, м6,86,75,35,16,25,94,26,86,05,86,86,2Нв, м4,94,34,23,44,94,13,35,04,54,14,64,9n0, об/мин1351251151351001209811090120105112V0, узл (гр)14,514,516,414,415,414,112,814,514,014,315,015,8V0,узл (бал)16,515,217,115,317,515,513,315,515,215,515,817,0Т1, с555555455555Т2, с505035303030204030408040Тр, с253520202020151815203015Св0,790,830,750,750,790,810,710,850,870,880,890,87См0,990,990,980,980,980,970,970,970,990,990,990,99Сд0,960,970,950,950,970,960,920,950,970,960,970,95

13. Адыгея16. С. Боливар19. Выборг22. А. Каверзнев14. И. Скуридин17. Прометей20. Капитан Смирнов23. А. Косыгин15. Новгород18. П. Щеголев21. Мариуполь24. В. МарецкаяВариант131415161718192021222324Δгр, м37420010000200001450052009400179003500034500160006190032000Δбал, м35000054001200010200320050008000207001870080003664020000L216,0127,3138,0136,1101,0112,014,020,0167,0126,7245,0172,0B32,219,220,621,013,217,019,730,022,919,032,222,8dср, м (гр)11,76,69,57,75,67,07,610,010,97,011,010,1dн, м (бал)6,84,06,05,03,64,25,06,25,05,010,26,2dк, м (бал)7,74,46,45,84,24,65,46,86,35,410,46,8Ni, л.с.144006700960010200388052008150500001155058003000010500Dв, м5,84,35,35,02,94,55,25,75,24,17,05,3Нв, м4,53,85,04,43,24,04,87,43,54,86,85,0n0, об/мин11813511912021411213013013817095140V0, узл (гр)15,016,114,215,113,112,415,123,515,213,516,514,2V0,узл (бал)15,816,715,016,114,513,016,025,016,514,318,415,0Т1, с551515555115Т2, с203015201540506020303060Тр, с201512251015202025142518Св0,790,620,700,780,600,680,690,700,800,690,810,70См0,990,950,960,980,940,950,960,970,970,970,980,97Сд0,970,920,930,930,920,900,910,960,960,900,980,97

Похожие работы на - Расчет элементов циркуляции и инерционных характеристик судна

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!