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: 1644; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!