Определение элементов поворотливости судна
На глубокой воде
Для расчета элементов необходимо знать главные размерения, коэффициент полноты, массу судна, скорость на прямом курсе при номинальном режиме энергетической установки – 
, сопротивление воды движению судна – R0 при скорости 
.Кроме того, необходимо знать тип рулевого органа и размеры рулей (насадок). Все эти данные по серийным судам можно взять в работе [10].
Определение кинематических и геометрических параметров циркуляции, необходимых для построения ее схемы, осуществляется по методике, изложенной в учебниках [2, 3].
3.1.1. Рассчитываются гидродинамические коэффициенты корпуса судна по формулам [2] для грузовых судов:
| (1) |
Для пассажирских судов и толкаемых составов гидродинамические коэффициенты определяются по следующим формулам [2]:
| (2) |
где 
– коэффициент продольной остроты судна;
– коэффициент полноты водоизмещения;
– коэффициент полноты мидель-шпангоута;
L, B, T – соответственно расчетные длина, ширина и осадка судна, м;
– коэффициент полноты диаметрального батокса, расположенного в корму ( 
=0,88–0,96);
– коэффициент присоединенных масс, определяемый по формуле [2]:
 .
| (3) |
3.1.2. Определяются параметры движительно-рулевого комплекса (ДРК). Для судов, оснащенных рулями, размеры пера руля определяются из его площади, м2:
 ,
| (4) |
где 
– коэффициент, принимаемый при определении площади пера руля; 
=0,020–0,070 для пассажирских и грузовых самоходных судов. Из двух величин для расчета следует выбирать наименьшую, т.е. 
=0,020;
– общая площадь рулей, м2;
Т– соответственно расчётные длина и осадка судна, м;
Z–число рулей.
Высота пера руля 
принимается больше диаметра винта 
:
 ,
| (5) |
и должна удовлетворять условию
 .
| (6) |
Выбираем форму пера руля, близкую к прямоугольной, при этом высота пера руля, м, должна быть больше длины пера руля, м: 
, т.е.
 .
| (7) |
Относительное удлинение руля определяется по выражению:
 .
| (8) |
3.1.3. Поворотные насадки. Для расчета параметров ДРК(«винт-насадка») необходимо знать длину насадки 
и коэффициент её расширения 
 .
| (9) |
Величину 
принимаем в пределах:
 .
| (10) |
Площадь диска винта,м2, будет равна
| (11) |
3.1.4. Расчет кинематических параметров циркуляции судов, оснащенных рулями, производится по формулам [2].
Скорость потока обтекания руля, м/с, с учетом попутного потока
 ,
| (12) |
где 
– скорость движения судна, м/с;
– коэффициент попутного потока.
Коэффициент попутного потока
| (13) |
где 
– коэффициент полноты водоизмещения;
– объемное водоизмещение судна, м3;
– диаметр винта, м;
– коэффициент ( 
=1 – для винтов в ДП и 
=2 – для бортовых винтов).
Коэффициент нагрузки винта по упору определяется по формуле
 ,
| (14) |
где 
–плотность пресной воды, 1 т/м3;
– скорость подтекания воды к винту определяется по формуле (12), м/с;
– количество винтов, ед;
– площадь диска винта определяется по формуле (11), м2;
– упор винта, кН [2]:
| (15) |
где 
– коэффициент засасывания ( 
);
– полезная тяга винтов при движении со скоростью 
, кН;
– общее сопротивление движению корпуса судна при скорости , кН.
Коэффициент влияния корпуса и винта на скорость потока, обтекающего руль, определяется следующим образом:
 ,
| (16) |
где 
– коэффициент, учитывающий изменение аксиальной скорости в зависимости от удаленности рассматриваемого сечения от винта, который определяется по формуле[4]:
 ,
| (17) |
где 
– коэффициент, учитывающий расстояние от плоскости диска винта до центра давления на рули, 
;
– диаметр винта, м.
Коэффициент гидродинамических сил, действующих на рули, определяется по формуле
 ,
| (18) |
где 
–градиент коэффициента подъемной силы руля, определяемый по формуле
 ;
| (19) |
– площадь руля, м2;
– коэффициент влияния корпуса и винта на скорость потока;
– количество рулей, ед.;
–площадь погруженной части диаметрального батокса, м2:
 ;
| (20) |
– коэффициент полноты диаметрального батокса.
3.1.5. Расчет кинематических параметров циркуляции судов, оснащенных комплексом «винт – поворотная насадка», производится по формулам [2].
Коэффициент нагрузки комплекса по упору
 ,
| (21) |
где 
–упор комплекса «винт – поворотная насадка» определяется по формулам (15), кН.
 , м/с,
| (22) |
– коэффициент попутного потока определяется по формуле (13);
0,6 – для винтов, расположенных по бортам судна;
0,7 – в диаметральной плоскости судна.
Аксиальная скорость комплекса «винт-насадка»
 ,
| (23) |
где 
– коэффициент расширения насадки, по формуле (10).
Величина градиента коэффициента подъемной силы насадки, определяется, следующим образом:
| (24) |
где 
– коэффициент взаимодействия с корпусом судна, 
=0,95;
– скорость подтекания воды к комплексу «винт-насадка», 
=0,95;
– относительное удлинение насадки, определяется по формуле (9).
| (25) |
где 
–число винтов в поворотной насадке.
 .
| (26) |
где 
–площадь погруженной части диаметрального батокса, определяемая по формуле (20), м2.
3.1.6. Определение коэффициентов 
для рулей производится по следующим формулам:
| (27) |
Коэффициент 
определяется по формуле [2]:
 .
| (28) |
где 
– объемное водоизмещение судна, м3;
– площадь погруженной части диаметрального батокса,
определяется по формуле (20), м2;
– расчетная длина судна, м;
– относительное отстояние ДРК от центра масс (ЦМ) судна,
определяется по формуле
|
3.1.7. Определение коэффициентов 
для комплекса «винт – поворотная насадка» производится по следующим формулам:
| (29) |
3.1.8.Угол дрейфа по центру масс (ЦМ) судна, град., в установившийся период циркуляции 
определяется по формуле [2]:
 .
| (30) |
3.1.9.Безразмерная угловая скорость на циркуляции 
определяется по формуле[2]:
 .
| (31) |
3.1.10.Безразмерная линейная скорость на циркуляции 
определяется по формуле[2]:
 .
| (32) |
3.1.11. Относительный радиус циркуляции 
определяется по формуле[2]:
| (33) |
3.1.12. Угол дрейфа, град., по кормовой оконечности судна или состава 
определяется по формуле[2]:
 .
| (34) |
Здесь 
– отстояние ДРК от центра масс судна, 
, м.
Расчет кинематических и геометрических параметров установившейся циркуляции производится при углах перекладки рулевых органов 
= 5; 15; 25; 35 град.
Результаты расчетов параметров циркуляции приводятся в табличной форме (Табл.1).
Таблица 1
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1663; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!