Лабораторная работа. Лабораторная работа1 14 Лабораторная работа3 20 Заключение 24 Введение
 Скачать 164.08 Kb.
|
Глава№2. Лабораторные работа.2.1. Лабораторная работа№1.1) КАЖУЩИЙСЯ ВЕТЕР —движение воздуха относительно движущегося объекта, т. е. ветер, измеряемый с борта движущегося корабля и образующийся в результате сложения истинного ветра и так называемого курсового ветра, возникающего при движении судна. Это геометрическая разность между векторами истинного ветра и скорости движения корабля. 2) Скорость и направление истинного ветра на ходу судна не измеряются, а рассчитываются по скорости и направлению кажущегося ветра, по курсу и скорости движения судна. Расчёт выполняется графически на миллиметровке, маневренном планшете, либо с использованием вычислительных средств или ветрочёта КСМО-1М. 3) Влияние ветра на судно зависит от ряда причин: силы ветра и его направления относительно диаметральной плоскости, высоты надводного борта, величины площади надстроек и расположения их вдоль судна (центра парусности), осадки и дифферента. Встречный ветер уменьшает скорость хода, а попутный — увеличивает. Встречный и попутный ветры, направленные к диаметральной плоскости под малым углом, практически не влияют на управление судном, т. е. уваливание его с курса. Боковой ветер, оказывая давление на надводную часть судна, вызывает смещение судна с намеченного курса, т. е. дрейф. Борт, в который дует ветер, называется наветренным, а противоположный — подветренным. Чем выше надводный борт и чем больше площадь надстроек, тем больше будет влияние ветра. В связи с этим порожнее судно будет больше дрейфовать или разворачивать, чем груженое. Боковая поверхность корпуса, надстроек, рубок, рангоута, такелажа, тентов, на которую оказывает давление боковой ветер, называется площадью парусности. Равнодействующая сил ветра прикладывается в центре парусности. Если центр парусности находится на середине судна, то такое судно дрейфует под ветер не уваливаясь. Судно, у которого центр парусности находится впереди центра тяжести (надстройки более развиты в носу), будет уваливаться носом под ветер. В этом случае руль нужно перекладывать на ветер. Сказанное более актуально для водоизмещающих судов со скоростями до 18 км/час. На малые (до 10 метров) глиссирующие суда со скоростями более 35 км в час боковой ветер оказывает малоощутимое влияние, в отличие от более крупных. Ветер при направлении вдоль долины реки будет менять направление относительно судна, следующего по изгибам русла. При движении судна мимо устьев рек, оврагов и балок, особенно мимо высоких берегов, может подуть сильный, меняющийся по направлению шквальный ветер. Ветер, отраженный от высоких причальных стенок, от высокого берега, иногда резко меняет свое направление, завихряется, изменяется по силе или совсем прекращается. 4) Дрейф – снос судна с линии курса под совместным действием ветра и вызванного им волнения. Угол a заключенный между линией ИК судна и линией пути, называется углом дрейфа. 5) Из способов определения угла ветрового дрейфа, дающих наиболее достоверные результаты и описанных в различных пособиях, в том числе и во взятом мной за основу Учебнике навигации, выделю два наиболее простых, и потому довольно легко применимых при отсутствии на маломерном судне, коим являются и парусные яхты длиной до 20 метров, дорогостоящего специального оборудования, такого, например, как РЛС. Способ 1. Определение угла дрейфа по створу. Этот способ является частным случаем определения угла дрейфа и пути судна по обсервациям. Если судно ляжет на створ так, чтобы направление его перемещения точно совпадало с направлением створа, то угол дрейфа α определится как разность между направлением створа (он же ПУα) и истинным курсом, при котором корабль перемещался по линии створа. Средняя квадратическая ошибка определения угла дрейфа этим способом в зависимости от условий наблюдений имеет порядок 1,0—1,5°. Основной причиной сравнительно низкой точности способа является ошибка в учете исключаемого течения. Способ 2. Определение направления перемещения судна относительно свободно плавающего предмета. Этот способ основан на измерении пеленгов до свободно плавающего предмета, обладающего минимальной парусностью (вешка, притопленный буёк и т.п.) Определив или установив (сбросив) подходящий плавающий предмет в избранном для испытаний районе, судно совершает около него на разных курсах несколько пробегов длиной около 2 миль каждый при траверзном расстоянии до предмета 3—4 каб. Курсы выбираются так, чтобы наблюдения были выполнены при курсовых углах вымпельного ветра 30, 60, 90, 120, 150°. 6) Под потерей управляемости при ветре понимают неспособность судна держаться на заданной линии пути или поворачивать в желаемом направлении. Рассмотрим механизм потери управляемости. Прямолинейному движению судна с постоянным углом ветрового дрейфа должны соответствовать равенства: Rкy-Ray-Rpy=0 Mк-Ma+Mp=0 или Rкy-Ray+Rpy=0 Mк+Ma-Mp=0 в зависимости от того, является судно уваливающимся или самоприводящимся. Если поперечная сила руля или ее момент не в состоянии компенсировать суммарное действие аэродинамических и гидродинамических сил и моментов на корпусе судна, то равенства не будут выполнены и судно потеряет управляемость. У уваливающегося судна аэродинамический и гидродинамический моменты действуют в противоположных направлениях. Для компенсации их разности достаточно перекладки руля на небольшой угол. С усилением ветра дрейф судна увеличится, для удержания его на заданной линии пути потребуется еще большая перекладка руля на ветер. Однако по мере разворота судна к ветру его скорость будет падать, а поперечная гидродинамическая сила на корпусе уменьшаться, что при достаточной силе ветра может привести к неравенству Rау+Rpy>Rку и никакой дальнейшей перекладкой руля удержать судно на заданной линии пути будет невозможно. Легко понять, что перед потерей управляемости у уваливающегося судна будет наблюдаться максимальный угол дрейфа, за которым последует снос с линии пути. Данное обстоятельство должно учитываться прежде всего при плавании по участкам пути ограниченной ширины. У самоприводящегося судна аэродинамический и гидродинамический моменты действуют согласованно, стремясь привести судно к ветру. Для их компенсации требуются большие углы перекладки руля под ветер. При сильном ветре перекладки руля может не хватить, чтобы уравновесить аэродинамический и гидродинамический моменты на корпусе, т. е. Ма+Мк>Мр, и судно будет неспособно повернуть под ветер. Таким образом, если у уваливающегося судна потере управляемости предшествует максимальный угол дрейфа, то у самоприводящегося судна — максимальный угол перекладки руля. Судоводители должны учитывать и то, что существуют опасные курсовые утлы ветра, при которых наблюдается либо максимальный угол дрейфа, либо максимальный угол перекладки руля. Это связано как с величиной силы давления ветра, так и с плечом l1. Для уваливающихся судов опасными являются курсовые углы кажущегося ветра 40 — 60°, для самоприводящихся — 120 — 150°. Следует отметить также, что потеря управляемости судном зависит не от абсолютной скорости ветра, а от отношения скорости ветра к скорости судна. Это хорошо видно, если условия потери управляемости переписать в виде: Kaw2+Kpv2>Kкv2 K’aw2+K’кv2>K’pv2 Ka,Kк ,Kp – коэффициенты сил; К'а, К'к, K'р — коэффициенты моментов. Или, разделив обе части неравенств на v2, получим:   ; .Последнее из неравенств указывает на возможность получения диаграммы потери управляемости опытным путем. Диаграмма (на рисунке выше) представляет собой зависимость скорости кажущегося ветра w, при которой руль перестает быть эффективным, от скорости судна для различных курсовых углов кажущегося ветра q. Во время эксперимента выполняется ряд галсов, отличающихся на 10—20°. На каждом галсе, снижая постепенно обороты и замеряя скорости кажущегося ветра, фиксируют скорость судна, при которой оно перестает слушаться руля. Руль при этом перекладывают не более 20°, так как необходим запас для компенсации рыскания судна на волнении. Поскольку потеря управляемости зависит от отношения w/v, а не от v, то эксперимент можно проводить при умеренном ветре, не дожидаясь штормовой погоды. 7) Влияние ветра в судовождении необходимо постоянно учитывать, т. к. он вызывает дрейф судна, штормовое волнение и т.п. Из-за неравномерности нагревания различных частей земного шара существует система атмосферных течений планетарного масштаба (общая циркуляция атмосферы). 8) При оценке управляемости судна в зависимости от ветра, принято считать его управляемым, если оно, имея заданный угол перекладки руля, может двигаться прямолинейным курсом с необходимой скоростью при неблагоприятном ветре. Угол ветрового дрейфа определяем по формуле:  где ,    где Т - осадка судна, м; L - длина расчетная судна между перпендикулярами, м; - коэффициент полноты диаметрального батокса, расположенного в корму, равен 0,9   V - скорость кажущего ветра, м/сек; скорость движения судна при действии ветра, м/сек; СУВ - коэффициент аэродинамической силы определяется по формуле: Сув = (0,735+1,12*Н/В)sinqw, qw - угол кажущегося ветра, град; Н - возвышение пассажирской надстройки над ватерлинией, м; ln - отстояние геометрического центра парусности от ЦТ судна, м (ln = 2.5); - относительное отстояние руля от центра тяжести судна для самоходных судов lk = 0.47; - плотось атмосферного воздуха, равен 0,0012 - плотность воды, равен 1,00 Sn - площадь проекции надводной поверхности судна на диаметральную плоскость, S0 - площадь погруженной части диаметрального батокса,  Покажем расчет угла ветрового дрейфа при qw = 30 град. и W/Vв = 1   Расчеты угла ветрового дрейфа при: qw = 30, 60, 90, 120, 150; W/VВ = 1, 2, 3, 4, 5. сводим в таблицу Угол ветрового дрейфа при различных углах кажущегося ветра и соотношениях скорости судна к скорости ветра
aB = f (qw,W/VB). |