Главная страница
Навигация по странице:

  • в COnst .

  • o — исходное значение скорости, м/с;

  • H — скорость в момент реверсирования винта (начальная скорость активного тор­можения), м/с;

  • x fk

  • управление судном книга. На якоре 203 Штормовые диаграммы 184186 Штормовые условия в дрейфе


    Скачать 3.93 Mb.
    НазваниеНа якоре 203 Штормовые диаграммы 184186 Штормовые условия в дрейфе
    Анкоруправление судном книга.doc
    Дата19.12.2017
    Размер3.93 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлауправление судном книга.doc
    ТипДокументы
    #12203
    страница5 из 66
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   66


    m.v dV

    d/ = -

    V% — V*

    r уст r

    Время изменения скорости от V\ до Уч выражается определенным интегралом в соответствующих пределах

    £ . (3.12)

    dV dV

    Теперь, если учесть, что —V-» то после подстановки этого

    выражения в уравнение (3.11) и разделения переменных получим оп­ределенный интеграл, выражающий путь судна в процессе изменения скорости от Vi до VV

    Г УМ

    -—[-тг^г 13131

    После интегрирования выражений (3.12) и (3.13) получим фор­мулы соответственно для времени в секундах и пути в метрах при из­менении скорости судна от V\ до V'2 (Vi, V2 и VycT выражаются в м/с, тх — в кг, k — в кг/м):
    Следует отметить, что формулы (3.14) и (3.15) не дают опреде­ленного решения для случая, когда ^2= Ууст. Это объясняется тем, что в процессе изменения скорости судна последняя стремится к ус­тановившемуся значению асимптотически, т. е. время этого процесса и проходимый при этом путь стремятся к бесконечности, что и выра­жается указанными формулами.

    С учетом сказанного формулы позволяют получить конечные ре­шения, когда V2 имеет любое промежуточное значение между значе­ниями V\ и VVt, но равное УуСт или нулю.

    3.3. Торможение судна

    Тормозные характеристики судна, под которыми подразумевают­ся время и путь торможения в зависимости от начальной скорости, имеют важное значение для обеспечения безопасности мореплавания.

    Торможение бывает пассивным и активным.

    Пассивное торможение выполняется при остановленном двигателе только за счет сопротивления воды.

    Активное торможение обеспечивается за счет реверсирования глав­ного двигателя, после чего создается сила упора винта назад.

    Реверс главного двигателя не может быть выполнен мгновенно, поэтому активному торможению всегда предшествует участок пас­сивного.

    В общем случае процесс торможения принято делить на три пе­риода.

    Первый период—прохождение команды продолжается от момен­та подачи команды по машинному телеграфу до момента закрытия топлива на ДВС, пара на ТЗА или выключения питания ГЭД. Пер­вый период длится недолго, примерно 5 с.

    Второй период — пассивное торможение длится с момента пре­кращения подачи топлива (пара) на двигатель до момента реверса.

    Третий период — активное торможение длится с момента ревер­са до момента полной остановки судна или снижения скорости до какого-то заданного значения.

    Полное время Т и полный тормозной путь 5 определяются как суммы соответствующих элементов по трем периодам:





    (3.16)

    где римскими цифрами в индексах указаны периоды торможения.

    На судах с ВРШ началом третьего периода можно считать мо­мент прохождения лопастями нулевого положения.

    Процесс торможения судна на основании (3.1) с учетом (3.8) описывается дифференциальным уравнением вида


    (3.17)
    mx = _*y2_/V. at

    Решения записанного в общем виде уравнения (3.17) относитель­но времени и пути торможения зависят от конкретного вида зависи­мости для силы упора винта РСу которое должно быть подставлено в это уравнение.

    Начало исследованиям торможения судна в нашей стране было по­ложено в 50-е годы В. Г. Бакаевым л В. М. Лаврентьевым, предло­

    жившими для определения текущих значений Ре использовать диа­граммы винтовых характеристик, полученных по результатам модель­ных испытаний гребных винтов в опытных бассейнах. Расчетная схе­ма, основанная на данном предложении, предусматривала пошаговое численное интегрирование уравнения (3.17), т. е. требовала громозд­ких вычислений.

    Проанализировав результаты, даваемые дайной расчетной схе­мой, М. А. Гречин (ЦНИИМФ) предложил считать полезную силу упо­ра в процессе торможения постоянной величиной, численно равной значению силы упора в режиме на швартовах, т. е.


    (3.18)
    Рр

    Р\ц в COnst.

    Коэффициент k с учетом квадратичной зависимости силы сопро­тивления от скорости определяется выражением:





    (3.19)

    где V'o — исходное значение скорости, м/с;

    R0 полная сила сопротивления воды при скорости Vo, Н.

    Подстановка (3.18) и (3.19) в дифференциальное уравнение

    (3.17) дает





    (3.20)


    v


    После разделения переменных получается выражение для времени активного торможения от начальной скорости Ун до текущей V:

    (3.21)

    dV х, dV

    а после подстановки = V —^ соответствующее выражение

    для тормозного пути

    (3.22)

    В результате интегрирования выражений (3.21) и (3.22) получе­ны рабочие формулы для расчета времени и пути торможения (вре­мя, с; путь, м):

    для пассивного торможения (Ршв=0):

    для активного торможения Шв>0) : m* V,

    / =


    (\ь-
    УЛ.Рп

    ршв

    jn*Vi_ (3.26)


    Ыг)'+^
    2Rt I V \* P,

    frame34

    Следует отметить, что сложный характер переходных гидродина­мических процессов при реверсировании гребного винта, не имеющих пока строгих теоретических решений, делает необходимыми экспери­ментальные исследования, результаты которых позволяют оценивать адекватность математических моделей.

    Пример такой оценки иллюстрирует рис. 3.2, на котором приве­дены результаты натурных измерений скорости с интервалом 0,5 уз на двухвинтовом дизель-электроходе «Черное море» при выполнении следующих маневров торможения: ПХП—ПХЗ; МХП—ПХЗ, СМХП— ПХЗ, ПХП—Стоп. На этом же рисунке показаны графики V(t) для соответствующих маневров, построенные по формулам (3.23) — ма­невр ПХП—Стоп и (3.25) —^остальные маневры. Необходимые для

    расчетов значения коэффициента сопротивления k ) и с#лы

    упора винта Ршв были предварительно найдены по этим же формулам из условия равенства значений расчетного и экспериментального вре­мени торможения, чем обеспечивается возможность оценки математи­ческой модели путем сравнения с данными эксперимента.

    Сравнение показывает, что (см. рис. 3.2) рассчитанный график V(t) для маневра ПХП—Стоп (пассивное торможение) вполне удов­летворительно соответствует экспериментально измеренным скоростям. Что же касается маневров торможения с реверсированием двигателей, то на участках графиков активного торможения наблюдается сущест­венное расхождение между расчетной и экспериментальной скоростью. Расчетные графики V(t) располагаются ниже фактических значений скорости.




    Рис. 3.2. Графики торможений ди­зель-электрохода «Черное море»:

    ... нз натурных измерений

    по формуле математической

    ЦНИИМФ
    Такой систематический характер отклонения приводит к тому, что расчетные тормозные пути (значения пути пропорциональны площади, ограниченной графиком скорости) по­лучаются меньше их действительных значений.

    Обработка результатов натурных испытаний, выполненных на различ­ных судах, позволила получить следу­ющие выводы.

    1. Характер снижения скорости при пассивном торможении, выражае­мый экспериментальными графиками V (0, вполне удовлетворительно со­гласуется с квадратичной зависимо­стью силы сопротивления от скоро­сти (3.3).

    2. Оценка графиков У(/) для ак­

    тивного торможения показывает, что эффективная сила упора винта после реверсирования от начального значения, близкого нулю, возра­стает постепенно и достигает некоторого максимального значения к мо­менту остановки судна относительно воды.

    Регрессионный анализ результатов экспериментов позволил полу­чить эмпирическое выражение, удовлетворительно аппроксимирующее значение полезной силы упора винта Ре при торможении в виде:

    ^шах ^ 1 уЪ (3.27)

    где V — текущее значение скорости при активном торможении, м/с;

    VH — скорость в момент реверсирования винта (начальная скорость активного тор­можения), м/с;

    Ртах — максимальная сила упора винта, которая достигается к моменту остановки судна относительно воды, Н.

    Подстановкой (3.27) в (3.17) после простых преобразований и использования обозначения

    кУГ

    выражающего отношение максимальной силы упора винта к макси­мальной силе сопротивления воды, получим дифференциальное урав­нение движения судна при торможении в окончательном, удобном для интегрирования виде

    (з!9>

    Назовем константу а коэффициентом активности торможения.

    После разделения переменных получим выражение для времени торможения

    mx/k Г dV

    vj(3 M)

    а

    V*

    dV w dV

    а после подстановки —^— = V■ в соответствующее выражение для тормозного пути

    mxfk ? VdV /oolv

    J— • (З-ЗО
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   66


    написать администратору сайта