Ходовые характеристики винтовых судов
Комплекс корпус судна—двигатель—движитель проектируется с учетом определенных, свойственных для данного типа судов условий эксплуатации, т. е. назначения судна, состояния его нагрузки, волнения, ветра и т. п. В действительности эти условия могут отличаться от предусмотренных проектом, в связи с чем будет изменяться соотношение между мощностью двигателя, тягой винта и скоростью судна. Например, при плавании во льду максимальная мощность развивается при значительном снижении оборотов, тяга винта возрастает, а скорость продвижения судна уменьшается. Указанные изменения учитываются с помощью ходовых (для буксирных судов — тяговых) характеристик судна. Ходовые характеристики можно представить в виде графиков, посредством которых определяются скорость судна, тяга винта, мощность и частота вращения вала двигателя в зависимости от условий эксплуатация судна и режима работы силовой установки.
Практический интерес для судоводителей представляет часть ходовых характеристик, так называемая паспортная диаграмма тяги (рис. 1.5), на которую нанесены следующие кривые:
полезной тяги винта Р(п), каждая при постоянной частоте вращения вала ni-nmax (винтовые характеристики);
сопротивления среды R при различных осадках и различных состояниях поверхности корпуса (потребные тяги);
полезной тяги Pм при постоянном значении вращающего момента, допускаемого особенностями конструкции двигателя и прочностью валопровода (кривые располагаемой тяги).
|
|
|
Точка а пересечения кривых расчетного сопротивления Rрас располагаемой тяги Pм и винтовой характеристики R(П) определяет расчетную скорость vрас при расчетной мощности двигателя. Если сопротивление судна увеличится (например, из-за обрастания), кривая Rрас сместится в положение R'. Точка ее пересечения с кривой располагаемой тяги b укажет на необходимость снижения оборотов, и скорость судна упадет до значения v’.
Паспортная диаграмма тяги содержит все сведения о ходовых качествах судна. Ее можно использовать для построения диаграммы буксировки. Точка пересечения кривой располагаемой тяги с осью ординат дает значение тяги винта в швартовном режиме, который используется при расчетах по снятию судна с мели.
Тормозные характеристики судов
Равенство сил сопротивления среды и тяги движителей определяет равномерное поступательное движение судна. При изменении частоты вращения двигателя это равенство сил нарушается. С увеличением тяги скорость судна возрастает, с уменьшением — падает. Изменение скорости происходит продолжительное время, до тех пор, пока не будет преодолена инерция судна и силы тяги и сопротивления не уравняются вновь. Мерой инерции является масса. Однако инерция судна, движущегося в водной среде, зависит не только от массы самого судна. Корпус судна вовлекает в движение прилегающие к нему частицы воды, на что тратится дополнительная энергия. В результате, чтобы придать судну некоторую скорость, потребуется более длительная работа силовой установки. При торможении необходимо погасить не только кинетическую энергию, накопленную судном, но и энергию вовлеченных в движение частиц воды, на что также потребуется более длительная работа силовой установки. Такое взаимодействие частиц воды с корпусом аналогично увеличению массы судна. Эту добавочную массу называют присоединенной массой. На глубокой воде и при чистом корпусе присоединенная масса у транспортных судов составляет примерно в грузу 4%, в балласте — 3%.
|
|
|
Инерционные свойства судов учитываются с помощью инерционных характеристик, представляющих закономерности изменения скорости и пути во времени при разгоне и остановке судна. Протяженность и крутизна кривых v(t), S(t), помимо массы, зависят еще от начальной скорости, состояния корпуса, мощности и реверсивных качеств комплекса корпус—движитель. Безопасное маневрирование судов связано прежде всего с их тормозными характеристиками. Торможение может быть пассивным и активным. При пассивном торможении остановка судна происходит за счет сопротивления среды, при активном судно дополнительно тормозится paбо
|
|
|
той винта на задний ход. Путь, проходимый судном при пассивном торможении, называют выбегом, а при активном торможении — тормозным путем. На рис. 1.6 в качестве примера приведены тормозные характеристики теплохода «Академик Сергей Королев», имевшего во время испытаний водоизмещение 17 800 т,
Торможение с помощью винта
Торможение судна с помощью винта, работающего -на задний ход, состоит из трех периодов: предварительного, пассивного и активного. Предварительный период начинается с момента подачи команды по машинному телеграфу и заканчивается в момент прекращения подачи топлива на двигатель, пара на турбину или изменения магнитного потока генератора в гребной электрической установке. Время предварительного периода — около 5 с. На судах, оборудованных ДАУ и ВРШ, длительность предварительного периода определяется программой, по которой работают эти устройства. Пассивный период начинается с момента начала падения оборотов и продолжается до начала вращения винта на задний ход. В течение этого периода винт работает сначала в режиме, близком к поступи нулевого упора, а затем в турбинном режиме и существенного влияния на движение судна не оказывает. Скорость судна в основном уменьшается за счет сопротивления корпуса. Продолжительность пассивного периода зависит от исходной скорости судна; реверсивных свойств двигателя и механика, выполняющего реверс. На теплоходах нельзя выполнить реверс сразу после команды, если судно шло полным ходом. Для надежного реверса нужно, чтобы обороты переднего хода после прекращения подачи топлива снизились до некоторого значения, при котором давление воздуха, подаваемого в цилиндры, было способно преодолеть момент винта, вращающегося на передний ход, и изменить направления вращения двигателя, обеспечив его запуск на задний ход. Число оборотов, при котором надлежит выполнить реверс, регламентируется инструкцией по эксплуатации главного двигателя. Для двигателей «Бурмейстер и Вайн» надежный реверс осуществляется при снижении оборотов до значения, составляющего примерно 25% от оборотов полного хода. Для двигателей типа «Зульцер» это значение равно примерно 35%. Запуск двигателя на задний ход можно осуществить и на больших оборотах. Но для этого механик, выполняющий реверс, должен обладать достаточным опытом, В противном случае запас воздуха израсходуется вхолостую и маневр не будет выполнен.
|
|
|
Как показывает практика, максимальная скорость теплохода, при которой можно уверенно выполнить реверс, составляет 10— 11 уз. На турбоходах реверс зависит от времени запуска турбины заднего хода и выполняется быстрее, чем на теплоходах. Однако, так как мощность турбины заднего хода по сравнению с ДВС невелика, торможение у турбоходов в активный период менее интенсивно. Наиболее быстрый реверс достигается на судах, оборудованных ВРШ.
Активный период торможения продолжается с момента реверса до остановки судна. Торможение происходит за счет совместного действия сопротивления воды и тяги винта на заднем ходу, которая от тяги полного переднего хода составляет: у теплоходов 75—80%, у турбоходов 25—60%.
В активный период движение судна по характеру близко к равнозамедленному. Судно не только теряет скорость, но и приобретает вращательное движение вокруг центра тяжести и смещается от линии пути в сторону поворота. Боковое смещение особенно велико у крупнотоннажных судов. Как показали испытания, супертанкеры с винтом правого вращения к концу торможения смещаются от первоначального пути на 3—4 кб вправо и приобретают угловую скорость вращения 10—14 град/м. При этом судно успевает развернуться по отношению к первоначальному курсу на 100—120°.
При условии нормального реверса тормозные пути одновинтовых судов дедвейтом 10000—40000 т, выраженные в длинах корпуса между перпендикулярами, составляют величины, иллюстрируемые табл. 1.1.
Таблица 1.1
Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 342; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!