Тема: Расчет элементов циркуляции и инерционных характеристик судна

  • Вид работы:
    Методичка
  • Предмет:
    Транспорт, грузоперевозки
  • Язык:
    Русский
  • Формат файла:
    MS Word
  • Размер файла:
    35,69 Кб
Расчет элементов циркуляции и инерционных характеристик судна
Расчет элементов циркуляции и инерционных характеристик судна
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

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

 

Не нашел материала для курсовой или диплома?
Пишем качественные работы
Без плагиата!