Задание и порядок выполнения работы

Практическое занятие № 7

ТЕМА: «Волны в море. Волновой профиль. Определение (расчеты) основных элементов волны. Расчет потери скорости от ветрового волнения».

Цель работы

Целью настоящей работы является закрепление теоретического материала и приобретение курсантами практических навыков по использованию гидро- метеоинформации для определения потери скорости, что может дать эконо- мические выгоды на практике.

Теоретический материал

Волна образуется благодаря сцеплению частиц жидкости и воздуха; скользя по гладкой поверхности воды, поначалу воздух создаёт рябь, а уже затем, действует на ее наклонные поверхности, развивает постепенно волнение водной массы. Опыт показал, что водяные частицы не имеют поступательного движения; перемещается только вертикально. Морскими волнами называют движение воды на морской поверхности, возникающее через определённые промежутки времени.

Структура морской волны: высшая точка волны называется гребнем или вершиной волны, а низшая точка —подошвой. Высотойволны называется расстояние от гребня до её подошвы, а длина это расстояние между двумя гребнями или подошвами. Время между двумя гребнями или подошвами называется периодом волны.

1.Волновой профиль.

2.Определение (расчеты) основных элементов волны.

Для открытых районов океана элементы волн рассчитываются по следующим формулам:

где е — крутизна волны при малых разгонах, D_ПР — предельный разгон, км. Максимальную высоту штормовых волн можно рассчитать по формуле

где h_max — максимальная высота волн, м, D — длина разгона, мили.

3.Расчет потери скорости от ветрового волнения.

Уменьшение скорости хода судна от ветра и волн вызывается рядом при- чин, среди которых:

– реакция ветра;

– увеличение сопротивления воды движению судов на взволнованной поверхности моря за счет влияния качки и волн;

– изменение режима работы двигателей в условиях волнения и качки;

– воздействие на судна горизонтального перемещения верхних слоев воды, участвующих в волновом движении.

Расчетная формула ветровой составляющей потери скорости ÄV w имеет вид:

где V 0 – скорость судна на тихой воде, м/с;

W – скорость истинного ветра, м/с;

q w – курсовой угол истинного ветра, град; R q – ветровой коэффициент сопротивления; R – реакция ветра, Н или кгс.

V 0 = N e · C , R w = 0.5C · qW 2 ( F · cosq w + F д n Smq w ), V w = N e · C – R w,

где N е – мощность гл. двигателя;

F – площадь парусности судна;

F д n – площадь смачиваемой поверхности;

С – переводной коэффициент (8–14 кгс /л.с.). Для рыболовных судов, у которых винт без насадки, С = 10 кгс/л.с.; винт в непрофилированной на- садке – С = 12 кгс/л.с.; винт в профилированной насадке – С = 14 кгс/л.с.

Методы расчета ветроволновых потерь скорости дают приемлемые для практики результаты, но требуют затрат времени. В результате исследовательской работы получена универсальная формула для расчета скорости судна от его типа, скорости и высоты волны, ее курсового угла:

Vw 1 l = V 0 – (0.745 h – 0.275 q w h ) (1 – 1.35 ´ 10 -6 DV 0 ),

где Vw 1 l – скорость судна при ветре и волнении, уз;

h – высота волны, м;

q w – курсовой угол волны, радиан.

В.С. Красюком была построена универсальная номограмма для определения потерь скорости судна при волнении (рис. 1). Чтобы определить по номограмме фактическую скорость судна, необходимы следующие данные по судну:

D – водоизмещение судна.

V 0 – техническая скорость судна;

h – высота волны;

q w – курсовой угол волны.

Номограмма включает пять параллельных абсцисс – отрезков, соответст- вующих курсовым углам направления бега волн, – 0º, 45º, 90º, 135º и 180º, на каждом из которых цифрами – 1, 2, 3 …., 8 нанесены значения высот волн, семейство радиальных линий, исходящих из начала системы координат и от- вечающих определенному водоизмещению судна от 2 до 20 тыс. т. Эти ради- альные линии пересекаются дугами окружностей с центром в начале системы координат, соответствующими различным высотам волн для курсового угла 0º. Семейство кривых, показывают значения скоростей судна от 10 до 18 уз- лов, их точки пересечения с осью ординат соответствуют скорости на тихой воде при высоте волны, равной заданной.

Продолжение кривых за осью ординат позволяет определить скорость судна при волнении КУ = 180º и высотах волн от 0 до 4 м. В верхней части номограммы проведены дополнительные линии (одна жирная и две с цифра- ми 14 и 18), которые позволяют вводить в расчет специальную поправку для скоростей (соответственно 10–14 и 14–18 уз). Вертикальная шкала (узлы) по- зволяет по скорости судна при плавании в нештормовых условиях опреде- лить расстояние, которое будет пройдено судном при данных гидрометеоус- ловиях и заданном водоизмещении за 24 ч.

Пример: Определить скорость судна и пройденное им расстояние при высоте волны 6 м, курсовом угле волн 90º, при скорость судна на тихой воде 14 уз и D = 10 000т.

Решение:

1. На оси абсцисс для курсового угла 90º находим точку, отвечающую высоте волн 6 м, от которой восстанавливается перпендикуляр на ось абсцисс для курсового угла 0º.

2. Через полученную точку проводится дуга, которая параллельна про- веденным окружностям, до ее пересечения с радиальной прямой, соответст- вующей водоизмещению 10 000 т.

3. Из полученной точки проводим вертикальную линию, параллельную оси ординат, до ее пересечения с верхней жирной прямой.

4. Из последней точки проводится горизонтальная линия до пересечения с прямой, отвечающей скорости судна от 10 до 14 уз. Проводится интерполя- ция отрезка. Аналогично вносится поправка и для скоростей судна от 14 до 18 уз. В этом случае горизонтальная линия проводится до пересечения с пря- мой, отвечающей скорости судна 18 уз.

5. Из точки интерполяции проводится вертикальная линия, которая па- раллельна оси ординат, до ее пересечения с кривой, соответствующей скоро- сти судна 14 уз.

6. Из точки пересечения с кривой скорости проводится горизонтальная линия до пересечения с осью ординат и шкалой пройденного расстояния.

Рис. 1. Универсальная номограмма для определения потерь скорости судна на волнении

Задание и порядок выполнения работы

Задание.

Дано: приземная синоптическая карта погоды, тип судна и его ТТД, курс следования.

Определить по курсу следования в заданных точках:

1. Направление и скорость ветра.

2. Направление ветрового волнения, курсовой угол, высоту волны.

3. Определить по формуле потерю скорости от реакции ветра.

4. Определить по формуле потерю скорости судна от волнения.

5. Определить по формуле суммарную потерю скорости судна.

6. Определить потерю скорости по номограмме В.С. Красюка.

Литература

1. А.И. Гордиенко, В.В. Дремлюнг. Гидрометеорологическое обеспечение судовождения. – М.: Транспорт, 1978. – 263 с.

Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 184; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!