Лаюораторные работы водный транспорт. Методические указания для курсантов спе циальности 18040265, выполняющих лабораторные работы по курсу Управ ление судном
 Скачать 1.13 Mb.
|
|
Коэффициенты взаимодействия судов при обгоне К 0 k x K y k m -1,00 -0,289 0,296 0,264 -0,75 -0,690 0,345 0,706 -0,50 -1,000 -0,060 1,000 -0,25 -0,850 -0,595 0,873 0 -0,250 -0,935 0,221 0,25 0,590 -0,982 -0,682 0,50 0,590 -0,637 -0,927 0,75 0,810 -0,250 -0,706 1,00 0,330 -0,089 -0,424 Если длины взаимодействующих судов имеют отношение более 2 (L 1 /L 2 > 2 < L 2 /L 1 ), этот метод вообще неприемлем. Необходимо внимательно следить за управляемостью судна. Возникаю- щие гидродинамические силы и моменты должны быть компенсированы своевременной перекладкой руля и увеличением оборотов гребного винта до максимальных для увеличения боковой силы руля и ее момента. Можно считать, что сила на руле определяется водяным потоком, созда- ваемым винтом, который работает в швартовном режиме. При этом условии боковая сила руля равна: Y p = k( α ) P шв b ср /D в где k( α ) – коэффициент, зависящий от угла перекладки руля, который при углах в пределах 20–25° может быть принят равным 0,3. Упор винта в швартовном режиме можно вычислить по эмпирической формуле: P шв = 1,13 (1,9 – Н в /D в )(Р в /D в n). В качестве плеча действия боковой силы руля в первом приближении можно принимать половину длины корпуса судна. Ввиду больших значений возникающих сил и моментов, необходимо вы- полнять приведенные ранее рекомендации, кроме того: - скорость обоих судов должна быть уменьшена на ранней стадии с целью получения установившегося режима работы винта и скорости судна в период маневра; - дистанция расхождения должна быть насколько возможно большей. Более того, обороты винта должны быть увеличены в течение маневра обгона на обгоняющем судне с целью получения большей силы на руле, в то же время скорость судна за это время увеличится незначительно. Эксплуатация морских и других судов показывает, что наиболее жесткие условия вследствие взаимодействия полей давлений наблюдаются при встречном расхождении двух судов в каналах закрытого и открытого профи- лей. Обгонные движения судов в каналах, как правило, запрещаются. 18 Результаты теоретических исследований, экспериментов на моделях и натурных испытаний судов позволяют судить о следующем. Случай обгона одного судна другим является более опасным, чем встреч- ное расхождение при прочих равных условиях, так как гидродинамические силы и моменты, возникающие на корпусе судна при обгоне, значительно больше. При практически равных расстояниях между бортам и судов при об- гоне и встречном расхождении на одних и тех же скоростях максимальные значения коэффициентов k у и k m (a, следовательно, сами силы и моменты) при обгоне в 2–7 раз больше. В случае обгона максимальные значения коэффициентов k у и k m положи- тельны, и воздействие гидродинамических усилий на суда наиболее опасно, так как максимальная поперечная сила стремится сблизить корпусы судов, а момент разворачивает носовую оконечность обгоняющего судна в сторону обгоняемого судна. При встречном расхождении поперечные силы в большинстве случаев оказываются отрицательными (т.е. отталкивают одно судно от другого), а максимальный по абсолютной величине момент, как правило, отрицателен, т. е. наблюдается отталкивание одного судна от другого. Натурные испытания показали, что в случае обгона, особенно на малых глубинах, суда неоднократно наваливались друг на друга, несмотря на дейст- вия судоводителей даже при довольно значительных траверзных расстояниях между судами (при траверзных расстояниях от 2 до 5 ширин меньшего суд- на). В подавляющем большинстве случаев момент гидродинамических сил, возникающих при обгоне одного судна другим, достигает максимального значения, когда мидель обгоняющего судна находится примерно на траверзе кормы обгоняемого. При этом момент стремится развернуть обгоняющее судно в сторону обгоняемого, а момент, действующий на обгоняемое судно, стремится развернуть его кормовую оконечность в сторону обгоняющего. При встречном расхождении до того, как мидели судов выйдут на тра- верз, момент гидродинамических сил стремится отвернуть носовые оконеч- ности друг от друга. В дальнейшем наблюдается отбрасывание кормовых оконечностей судов. В некоторых случаях наблюдается взаимное притяже- ние кормовых оконечностей. При движении на мелководье наблюдается значительный рост гидроди- намических сил и моментов с увеличением скорости при относительном рас- стоянии между миделями судов К 0 от 0,6 до 1,2. В положении К 0 от 0,7 до 1,0 (наиболее опасном по значениям действующих моментов) наблюдается рез- кое возрастание коэффициентов c у и c m Наиболее опасным является случай обгона на скоростях, близких к кри- тическим на мелководье υ ≥ 0.7√gH. При обгоне на глубокой воде и на мел- ководье силы и моменты практически не влияют на движение судов, когда расстояние между бортами составляет более 6 ширин меньшего судна. 19 При встречном расхождении влиянием гидродинамических усилий на корпусы судов, как на глубокой воде, так и на мелководье, можно пренебре- гать, когда расстояние между бортами составляет более 2,5 ширин меньшего судна. В период натурных испытаний было установлено, что при обгоне одного судна другим маневрирование рулем должно осуществляться очень осторож- но. Наблюдались случаи, когда при зарыскивании обгоняющего судна в сто- рону обгоняемого предельная перекладка рулевых органов на противопо- ложный борт не давала положительного эффекта, вследствие того, что при полной перекладке руля на борт судно получало значительное обратное сме- щение, из-за чего воздействие дополнительных гидродинамических усилий на корпус возрастало. При обгоне маневрирование рулем на обгоняющем судне следует начи- нать тогда, когда его носовая конечность еще не поравнялась с кормой обго- няемого судна. В положении, когда относительное расстояние между цен- трами судов К 0 ≈ 2, необходимо начинать плавную перекладку руля на внеш- ний борт, увеличивая угол перекладки руля так, чтобы наибольший момент рулевых сил действовал на обгоняющее судно при К 0 = 0,8–1,0, т. е. когда его середина будет находиться на траверзе кормы обгоняемого судна. При встречном расхождении двух судов не требуется значительных пере- кладок рулей. Например, для однотипных судов при расстоянии, равном примерно одной ширине, требовалась перекладка рулей не более 5–10°. Дви- жение судна в обгон с заранее приданным углом дрейфа позволяет избежать зарыскивания обгоняющего судна в сторону обгоняемого, но если суда дви- жутся в обгон на малых расстояниях между бортами, наличие угла дрейфа на обгоняющем судне не исключает сил взаимного притяжения. При заметном различии в размерах судов наибольшие гидродинамиче- ские усилия от взаимодействия при обгоне будут действовать на меньшее по размерам судно. Наихудшим является случай, когда по размерам (по длине) оно будет примерно в 3 раза меньше другого. Поэтому рекомендуется соот- ветствующее маневрирование производить на меньшем судне. Гидродинамические усилия от взаимодействия судов резко увеличивают- ся с ростом скорости. Поэтому при встречах и обгонах на ограниченных глу- бинах скорость должна отвечать условию υ ≤ 0.5√gH, а на глубокой воде υ ≤ 0.2 √gH. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7 ТЕМА: Плавание на мелководье. ЦЕЛЬ: Расчет просадки судна и влияния мелководья на управляемость и скорость движения судна. 20 ЗАДАНИЕ: 1. Описать, какие возникают силы и моменты при плавании на мелково- дье. 2. Вычертить схему: сигналы, выставляемые судном, стесненным своей осадкой. 3. Записать меры, предпринимаемые для обеспечения безопасности судна при плавании на мелководье. 4. Рассчитать просадку и скорость судна при плавании на мелководье. Данные взять из таблицы вариантов (прил. 3): Осадка судна – колонки 2 и 3, Глубина под килем – 3 метра, Скорость на чистой воде соответствует полному маневренному ходу. Контрольные вопросы: 1. Объясните понятие «узкость»? 2. Что понимается под «стесненностью судового хода»? 3. Объяснить понятие «критическая скорость при плавании на мелково- дье». 4. Как влияет мелководье и стесненность судового хода на скорость, управляемость и инерционно-тормозные характеристики судна? 5. Объяснить причину увеличения осадки судна при плавании на мелко- водье. 6. В каких случаях просадка носом больше просадки кормой и от чего это зависит? 7. Как определяется запас воды под килем при плавании в каналах? МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Работа выполняется по методике, изложенной в главе 10 «Особенности управления судном в узкостях и плавание на мелководье» учебника Управ- ление судном. Под общ. ред. В.И. Снопкова, изд. «Транспорт» 1991 г. Натурные наблюдения показали, что при движении в обгон на мелково- дье происходит резкое увеличение просадки судов. При движении на мелко- водье при траверзных расстояниях, равных от 1 до 7 ширин меньшего судна, максимальная просадка совместно движущихся судов может увеличиваться на 20–50 % по сравнению с просадкой одиночного судна. При встречном расхождении судов на сравнительно больших скоростях наблюдается изме- нение их просадки (особенно для меньшего судна, когда оно попадает в сис- тему волны большего судна). Максимальное изменение просадки при встречном расхождении меньше, чем при обгоне. Наибольшего значения в случаях обгона просадки обгоняющего судна достигает в положении К 0 = 1– 1,2 (см. предыдущую лабораторную работу). 21 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8 ТЕМА: Плавание в шторм. ЦЕЛЬ: Выбор курса и скорости при плавании в шторм. Использование диаграмм. ЗАДАНИЕ: 1. Изучить назначение и принцип построения диаграмм для выбора курса и скорости при плавании в штормовых условиях. 2. Рассчитать периоды собственных поперечных и продольных колебаний судна. Данные взять из таблицы вариантов заданий (прил. 3): Осадка судна – колонки 4 и 5, Курс судна – колонка 6, Скорость – колонка 10. 3. Показать на диаграмме опасные секторы при заданных курсе и скоро- сти плавания. Контрольные вопросы: 1. Термины: «плавание в штормовых условиях» и «штормование». 2. Что должно проводиться на судне при приближении шторма? 3. Когда и как необходимо и возможно получать прогнозы погоды? 4. Какие факторы влияют на скорость хода судна в шторм? 5. Как измеряется скорость и направление ветра? 6. Как измеряется направление и длина волны? 7. Какими параметрами характеризуется волнение? 8. Влияние мелководья на характер волнения? 9. Влияние ветра на управляемость судна? 10. Объясните появление слеминга и его опасность для судна? 11. Объясните возникновение брочинга и его опасность для судна? 12. Резонанс бортовой качки, условия возникновения и опасность? МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Работа выполняется по методике, изложенной в главе 11 «Управление судном в шторм» учебника «Управление судном. Под общей редакцией В.И. Снопкова, изд. «Транспорт» 1991 г.». 22 Приложение 1 ВЫПИСКИ ИЗ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ТАНКЕРА-ХИМОВОЗА «ВИРГО» Серия судов «Вирго», «Аурига», «Chembulk-Honkong» и др. ХАРАКТЕРИСТИКИ СУДНА Наибольшая длина L max – 178,734 м. Длина по конструктивной ватерлинии L квл – 171,65 м. Длина между перпендикулярами L pp – 164,876 м. Ширина В – 25,35 м. Высота борта Н б – 18,033 м. Осадка по летнюю грузовую марку Т ср – 11,35 м. Осадка в балласте Т 0 ср – 7,2 м. Дедвейт DW – 29015 т. Валовая вместимость GT – 21162 брт. Водоизмещение Δ (при осадке по летнюю грузовую марку) – 39670 т. ДВИЖИТЕЛЬНО-РУЛЕВОЙ КОМПЛЕКС Главный двигатель – Дизель – Марка 6ДКРН-60/195-10 (6L60MC), про- изводства БМЗ по лицензии фирмы «Burmeisler&Wein». Эффективная (спе- цификационная) мощность (на валу) 7940 кВт (10800 э.л.с.) при 111 об/мин. Тип передачи на гребной вал – Прямой. Передний самый полный ход – 117 об/мин (время ограничения работы 1 час). Мощность на заднем ходу равна 68% от мощности на переднем ходу. Максимальное число последовательных пусков: 12. Таблица 4 Универсальный коэффициент упора K ρ и момента винта K m Λ ρ K ρ K m 0,0 0,305 0,033 0,1 0,278 0,031 0,2 0,240 0,028 0,3 0,196 0,024 0,4 0,145 0,019 0,5 0,086 0,013 0,6 0,018 0,007 0,7 -0,049 -0,002 0,8 -0,142 -0,012 0,9 -0,228 -0,020 ГРЕБНОЙ ВИНТ фиксированного шага, 4-х лопастной, правого враще- ния. Шаг, H = 4.309 м. 23 Диаметр, D в = 5.730 м. Шаговое отношение, H/D в = 0.752. Дисковое отношение, А/А d = 0.66. КПД валопровода, η влпр = 0.98. Таблица 5 Градация ходов Тип двигателя – ДИЗЕЛЬ. Мах мощность 1×7940 кВт (1×10800 э.л.с.) Средняя скорость судна υ , узлы Режим работы СЭУ Обороты ва- ла ГД, об/мин В грузу, d = 11.35 м В балласте, d = 7.35 м Передний самый полный 117 15.30 15.90 Передний полный 111 14.79 15.40 Передний маневренный 89 11.54 12.50 Передний средний 81 10.70 11.40 Передний малый 55 7.05 7.90 Передний самый малый 45 5.80 6.50 Задний полный -94 7.30 7.60 РУЛЕВОЕ УСТРОЙСТВО Руль: полубалансирный, обтекаемого профиля NACA. Рулевой привод – рулевая электрогидравлическая машина P18N3 с двумя электроприводными агрегатами. Номинальный крутящий момент на баллере при угле перекладки 35 градусов (0,61 радиана) 630 кНм (63 тсм). Перекладка руля с 0,61 рад (35 градусов) одного борта на 0,52 рад (30 градусов) другого борта на полном переднем ходу при работе одного насосного агрегата не ме- нее 28 с. Общая площадь пера руля – 26,0 м 2 Высота пера руля по баллеру – 7,4 м; Баллер пера руля – на 113 шп.; Площадь подреза кормы f k = 42 м 2 Отношение рабочей площади пера руля к общей 1.0 в полном грузу; 0.91 в балласте. ЯКОРНОЕ УСТРОЙСТВО: Брашпильная приставка AMV 69/74 с приводом от лебедки MV 16. 3 якоря типа Холла массой по 7000 кг. 2 якорные цепи калибром 73 мм длиной по 300 м каждая: левая – 12 смы- чек; правая – 12 смычек (1 смычка = 25,0 м). Блок индикации – в рулевой рубке. Подъемное усилие на звездочке – 21,5 тс. Скорость подъема – 9 м/мин. Усилие при отрыве якоря от грунта – 32,3 тс. Усилие удерживания тормоза звездочки – 157,5 тс (1575 кН) Носовой бульб – имеется. 24 ШВАРТОВНО-БУКСИРНОЕ УСТРОЙСТВО: Автоматические гидравлические швартовные лебедки MV 16 с номи- нальным тяговым усилием в первом ряду каната 160 кН (16 тс): - две в кормовой части; - две в средине; - две в носовой части с брашпильной приставкой со швартовным кана- том на барабане окружностью 200 мм; - две вьюшки для хранения швартовных канатов окружностью 70 мм; - 8 вьюшек для хранения швартовных канатов окружностью 200 мм; - 2 вьюшки для хранения стальных канатов; - 6 канатов капроновых 200 мм на барабанах лебедок; - 8 канатов капроновых 200 мм на вьюшках (разрывное усилие 578 кН, длина по 120 м); - 2 каната капроновых 200 мм на банкетках; - 3 каната капроновых окружностью 70 мм (один из них запасной хра- ниться в кладовой); - 2 стальных каната (пожарные) 26,5 мм. Буксирное устройство: 1 стальная вьюшка. 4 кнехта диаметром 650 мм. 1 канат буксирный диаметром 61 мм, длина 500 м. Канат двойной свивки типа ЛК конструкции 6х30(0+15+15) +7 о.с. по ОСТ 5.2333-80, (ограничение ГОСТ 3083-80) 7 органических сердечников, 1- й слой – 90 проволок, 2-й слой – 90 проволок. Канат 61.0-Г-1-ОЖ-Н-1764 (180) ГОСТ 3083-80. Канат диаметром 61,0 мм, грузового назначения, марки 1, оцинкованного по группе ОЖ, правой крестовой свивки, нераскручивающегося, маркировочной группы 1764 МПа (180 кгс/мм 2 ). Ориентировочная масса 1000 м смазанного каната 11200 кг, разрывное усилие 1635 кН. 1 полубрага носовая: два «уса», планка соединительная, три скобы СА– 40. ИЗ СПЕЦИФИКАЦИИ ТАНКЕРА: При плавании в балласте минимальная осадка носом составляет около 5,7 м, кормой 7,0 м. При осадке d ср = 11,35 м боковая площадь парусности 2320 м 2 , абсцисса центра боковой парусности = - 15,92 м. Лобовая площадь парусности 803 м 2 Дедвейт судна при осадке 11,35 м, дальности плавания около 10500 миль при перевозке груза плотностью 0,7 т/м 3 составляет 28840 тонн. Состав дедвейта: тяжелое топливо – 1297 т; дизельное топливо – 105 т; смазочное масло – 56 т; котельная вода – 74 т; 25 питьевая вода – 74 т; мытьевая вода – 212 т; экипаж с багажом – 5,9 м; провизия и тара – 11,0 т; расходные материалы – 9,9 т; вода в купальном бассейне – 30 т; вода в балластно-распределительном канале – 237 т; пресная вода для промывки грузовой системы – 730 т; груз – 26000 т. Таблица 6 Выписка из таблицы элементов теоретического чертежа: d – осадка, м; ∇ – объемное водоизмещение, м 3 ; S вл – площадь ватерлинии, м 2 ; X f – абсцисса центра тяжести площади ватерлинии, м; α – коэффициент полноты ватерлинии; β – коэффициент полноты подводной части миделя; δ – коэффициент общей полноты; Ω – площадь смоченной поверхности (wetted surface), м 2 d ∇ S вл X f δ α β Ω 4,00 12568,6 3354 4,89 0,744 0,797 0,980 4205 4,20 13240,5 3363 4,81 0,747 0,799 0,981 4274 4,40 13913,6 3371 4,73 0,752 0,802 0,982 4342 4,60 14588,8 3380 4,64 0,753 0,805 0,983 4410 4,80 15265,8 3389 4,54 0,756 0,808 0,983 4479 5,00 15944,6 3398 4,40 0,759 0,811 0,984 4547 6,00 19366,1 3443 3,62 0,771 0,825 0,987 4892 7,00 22829,9 3485 2,52 0,781 0,836 0,989 5240 8,00 26343,7 3544 0,95 0,781 0,842 0,990 5610 9,00 29925,3 3624 -1,06 0,774 0,845 0,996 6004 10,00 33598,6 3722 -3,13 0,770 0,854 0,992 6411 11,00 37307,3 3811 -4,51 0,782 0,878 0,993 6805 11,20 38131,6 3828 -4,74 0,784 0,883 0,993 6883 11,40 38899,4 3845 -4,95 0,786 0,887 0.993 6960 11,60 39670,1 3857 -5,06 0,788 0,890 0,993 7034 11,80 40443,2 3869 -5,16 0,789 0,892 0,993 7108 12,00 41218,8 3881 -5,26 0,790 0,894 0,993 7183 12,20 41996,9 3893 -5,36 0,792 0,897 0,993 7257 12,40 42777,4 3904 -5,44 0,793 0,899 0,994 7331 26 |