Поворотливость характеризует способность судна к изменению курса при движении по криволинейной траектории. Такое движение в общем случае является весьма сложным, и его параметры зависят от начальных и внешних условий. В распоряжении судоводителя обычно имеется несколько способов выполнения поворота, который в реальных условиях часто осуществляется при переменном режиме работы элементов движительно-рулевого комплекса.

Определение параметров циркуляции осуществляем по методике изложенной в работе [1]:

Определяем объем водоизмещения судна, м³:

V=L*B*T*=136.0*16.5*3.5*0.83=6518,22 м³, (1)

где L - длина судна, м; В - ширина судна, м; Т - осадка судна, м; - коэффициент полноты водоизмещения.

Определяем величину градиента подъемной силы насадки:

, (2)

где - относительная длина насадки (0,85).

Определяем коэффициент попутного потока судна:

, (3)

где D_B - диаметр винта (1,8 м);

х - коэффициент (2).

Определяем скорость подтекания воды к винту, м/с:

V_рн = V (1-cf) = 5.4 (1-0.6*0.28) = 4.49 м/с, (4)

где V - скорость судна, м/с;

сf - поправочный коэффициент (0,6).

Определяем коэффициент нагрузки комплекса:

(5)

где Р_{К -} упор комплекса винт-насадка (193,5 кН);

F_P - площадь диска винта (2,5 м²).

Определяем скорость попутного потока, км/ч:

V_e = V₀ (1-) = 20 (1-0.28) = 14.4 км/ч, (6)

где V₀ - скорость прямолинейного движения судна, км/ч.

Определяем скорость потока для винтов в насадках:

(7)

где _Н - коэффициент расширения насадки.

Определяем коэффициенты взаимодействия насадки:

_Н = '_Н +2_H [1+ (V_ан/V_e)] ² = 4.38+2*1.12* [1+ (5.75/14.4)] ² = 8.76, (8)

, (9)

где Н_к - коэффициент взаимодействия комплекса с корпусом судна (0,95); S_H = F_P.

Определяем коэффициенты гидродинамических сил:

c₂₁ = 3.14 (T/L) = 3.14 (3.5/136.0) = 0.08, (10)

c₂₂ = 0.02+0.37 (1 - ) - 12 (1 - ) ² = (11)

= 0.02 +0.37 (1-0.92) - 12 (1-0.92) ² = - 0.0272,

где - коэффициент полноты части диаметрального батокса, расположенного в корму (0,92).

c₂₃ = 0.02 (B/T) ² - 0.24 (B/T) +13.0 (T/L) +0.024 (L/T) = (12)

= 0.02 (16.5/3.5) ² - 0.24 (16.5/3.5) +13 (3.5/136) +0.024 (136/3.5) = 0.279,c₂₄ = 0.12+1.2 (1-) = 0.12+1.2 (1-0.092) = 0.216, (13)

c₃₁ = [5.8 (T/L) +0.084] (1.25 - ) = (14)

= [5.8 (3.5/136.0) +0.084] (1.25-0.92) = 0.076,c₃₂ = - [15 (B/T) - 37.5] - ¹ = - [15 (16.5/3.5) - 37.5] - ¹ = - 0.03. (15)

Определяем коэффициенты для насадок:

А₁ = с₂₃ = 0,279, (16)

А₂ = с₂₁+Н_Н = 0,08+0,814*0,0923 = 0,155, (17)

А₃ = с₂₂ - m₁ Н_Н = (18)

= - 0.0272 - 0.2237+0.814*0.0923*0.5 = - 0.2133,А₄ = с₂₄ = 0.216, (19)

А₅ = - = - 0.0923, (20)

А₆ = с₃₁ - Н_Н = 0.076 - 0.814*0.0923*0.5 = 0.0384, (21)

А₇ = - с₃₂ + Н_Н = - (-0.03) + 0.814*0.0923*0.5 = 0.0675, (22)

А₈ = = 0.0923*0.5 = 0.04615, (23)

А₉ = А₁+ (А₄ А₆/ А₇) = 0.279+ (0.216*0.0384/0.0675) = 0.401, (24)

А₁₀ = А₂+ (А₃ А₆/ А₇) = 0.155+ (-0.2133*0.0384/0.0675) = 0.0336, (25)

А₁₁ = А₄ А₈/ А₇) =0.216*0.04615/0.0675 = 0.147, (26)

А₁₂ = А₅+ (А₃ А₈/ А₇) = (27)

= - 0.0923+ (-0.2133) *0.04615/0.0675 = - 0.2381.

Определяем кинематические параметры установившейся циркуляции:

Угол дрейфа:

. (28)

Угловая скорость вращения судна:

. (29)

Радиус установившейся циркуляции:

. (30)

Линейная скорость установившейся циркуляции:

. (31)

Расчет кинематических параметров при =30⁰ приводим в табличной форме:

Таблица 3.1

Кинематические параметры установившейся циркуляции

При построении схемы и таблицы циркуляции требуется показать несколько положений и определить время поворота судна на каждые 10 градусов при изменении начального курса в диапазоне от 0 до 90 градусов, т.е. в маневренный и эволюционный периоды циркуляции. Расчет указанных параметров ведем по следующим формулам:

, (32)

, (33)

где - безразмерная угловая скорость;

- безразмерная линейная скорость.

Ф = , (34)

, (35)

, (36)

где Ф и - безразмерные коэффициенты, являющиеся функциями безразмерного времени.

Перевод в размерные величины осуществляем по формулам:

, (37)

, (38)

, (39)

где - угловая скорость судна;

V - линейная скорость судна;

- изменение истинного курса судна.

Расчет маневренного и эволюционного периодов циркуляции при _p=30⁰ приводим в табличной форме.

Таблица 3.2

Маневренные и эволюционные периоды циркуляции

Рис 3.1 Зависимость , ИK, V = f (t)

Таблица 3.3

Таблица циркуляции

Время перекладки руля на борт - 10 сек.