Расчет элементов циркуляции и инерционных характеристик судна

Определение элементов циркуляции судна расчетным способом. Расчет инерционных характеристик судна - пассивного и активного торможения, разгона судна при различных режимах движения. Расчет увеличения осадки судна при плавании на мелководье и в каналах.

Рубрика Транспорт
Вид методичка
Язык русский
Дата добавления 19.09.2014
Размер файла 124,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«МОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕНАЯ АКАДЕМИЯ

ИМЕНИ АДМИРАЛА Ф.Ф.УШАКОВА»

Кафедра «Управление судном»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению курсовой работы по дисциплине "Управление судном"

Тема: "Расчет элементов циркуляции и инерционных характеристик судна"

Методические указания составлены:

доцентом Мироновым А.В.,

ст. преподавателем Кирилловым С.А.

Утверждены на заседании кафедры

Новороссийск

1. Общие положения курсовой работы

В соответствии с Резолюцией ИМО А.160 (ES.IV) и параграфа 10 Правила II/I Международной конвенции о подготовке и дипломировании моряков и несению вахты 1978 г. на каждом судне должна быть представлена информация о маневренных характеристиках.

Выполнение курсовой работы по дисциплине «Управление судном» предусматривает более глубокое изучение вопросов, связанных с определением маневренных элементов судна.

Задание по КР включает в себя расчеты элементов циркуляции и инерционны свойств судна, а также составление типовой таблицы маневренных элементов по полученным результатам.

Курсовая работа выполняется курсантами 5 курса судоводительского факультета в 10 семестре после изучения Раздела 3 (темя 13-17) типовой программы дисциплины «Управление судном».

Курсовая работа включает следующие темы:

Определение элементов циркуляции судна расчетным способом.

Расчет инерционных характеристик судна, включающих в себя пассивное торможение, активное торможение и разгон судна при различных режимах движения.

Расчет увеличения осадки судна при плавании на мелководье и в каналах.

Составление таблицы маневренных элементов судна на основании результатов расчета (расчетно-графическая часть работы).

Курсовая работа оформляется в соответствие с существующими требованиями.

Размерность физических величин в используемых формулах должна соответствовать приведенной в разделе «Условные обозначения», если в тексте МУ не оговорено иное.

После проверки курсовой работы преподавателем учащийся в назначенный срок защищает ее на кафедре.

2. Условные обозначения

Д - объемное водоизмещение, м3

D - весовое водоизмещение судна, т

L - длина судна между перпендикулярами, м

В - ширина судна, м

d - осадка, м

V0 - скорость полного хода, м/с

Vн - начальная скорость для конкретного маневра, м/с

Св - к-т общей полноты

См - к-т полноты мидельшпангоута

Сд - к-т полноты ДП

Су - к-т подъемной силы пера руля

з - пропульсивный коэффициент

л11 - коэффициент присоединенной массы

б - угол поворота судна, град

в - угол дрейфа судна на циркуляции, град

др - угол перекладки руля, град

и - угол крена, град

ш - угол дифферента, град

lр - длина пера руля, м

hр - высота пера руля, м

лр - относительное удлинение пера руля

Ар - площадь пера руля, м2

Ад - площадь погруженной части ДП судна, м2

Ам - площадь погруженной части мидельшпангоута, м2

Dв - диаметр гребного винта, м

Hв - шаг винта, м

n0 - частота вращения винта, 1/с

Ni - индикаторная мощность главного двигателя, л.с.

Nе - эффективная мощность, л.с.

Мш - момент на швартовых

Рзх - упор винта на швартовых на заднем ходу, тс

Т1 - время первого периода, с

Т2 - время второго периода, с

Тр - время реакции судна на перекладку руля, с

Тц - период циркуляции, с

Д0 - диаметр установившейся циркуляции, м

Дт - тактический диаметр циркуляции, м

Дк - диаметр циркуляции кормовой оконечности судна, м

l1 - выдвиг, м

l2 - прямое смещение, м

ДS - ширина полосы движения на циркуляции, м

S0 - инерционная постоянная, м

Sт - тормозной путь при активном торможении, м

tт - время активного торможения, с

Sп - тормозной путь при пассивном торможении, м

tп - время пассивного торможения, с

Sр - путь разгона судна, м

tр - время разгона судна, мин

g - ускорение свободного падения, м/с2

3. Задание по разделу «Определение элементов циркуляции судна»

Все элементы циркуляции определяются для двух водоизмещений судна (в грузу и в балласте) с полного переднего хода с положением руля «на борт» (35°) и «полборта» (15°).

Результаты расчета сводятся в таблицу и по ним строится кривая циркуляции для двух водоизмещений и двух перекладок руля.

циркуляция инерционный судно

В грузу

В балласте

15

35

15

35

Д0, м

Дт, м

l1, м

l2, м

в, °

Дк, м

Тц, мин

ДS, м

3.1 Методика расчета элементов циркуляции

Диаметр установившейся циркуляции с некоторыми допущениями рассчитывается по эмпирической формуле Шенхера [3].

,

где К1 - эмпирический коэффициент, зависящий от отношения ;

.

Таблица значений коэффициента К1

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,10

0,11

0,12

0,13

0,14

0,15

К1

1,41

1,10

0,85

0,67

0,55

0,46

0,40

0,37

0,36

0,35

0,34

Площадь пера руля определяется по формуле:

,

где А - эмпирический коэффициент, определяемый по формуле:

.

Коэффициент подъемной силы пера руля Су может быть найден по формуле:

,

где ;

(в расчете принимать ).

Тактический диаметр циркуляции можно определить по формулам:

- в грузу: ;

- в балласте: ,

где Дт - тактический диаметр циркуляции при перекладке руля «на борт».

Зависимость тактического диаметра циркуляции от угла перекладки руля выражается формулой:

.

Выдвиг и прямое смещение рассчитываются по формулам:

,

,

где К2 - эмпирический коэффициент, определяемый по формуле:

,

где - относительная площадь пера руля, выраженная в процентах от площади погруженной части ДП:

.

Угол дифферента определяется по формуле:

.

Диаметр циркуляции кормовой оконечности судна можно определить по формуле:

,

где .

Поступательная скорость на установившейся циркуляции определяется по приближенным формулам:

при перекладке руля «на борт» ;

при перекладке руля «пол борта»

Период установившейся циркуляции определяется по формуле:

.

Ширина полосы движения судна на циркуляции определяется по формуле:

.

3.2 Методика построения циркуляции судна

Кривую эволюционного периода циркуляции можно построить из дуг окружностей переменных радиусов. После поворота судна на угол 180° радиус циркуляции считается постоянной величиной.

Величина радиуса циркуляции постоянно уменьшается от наибольшего значения в начале поворота до значения поворота радиуса установившейся циркуляции.

Относительные значения радиусов неустановившейся циркуляции в зависимости от угла поворота судна и угла перекладки руля показаны в таблице:

Таблица значений Rн/Rц

Угол перекладки руля, град.

Угол поворота судна, град.

5

10

30

60

90

120-160

35

2,20

1,80

1,30

1,15

1,10

1,06

15

4,40

3,20

1,90

1,60

1,40

1,30

где Rн - радиус неустановившейся циркуляции;

R0 - радиус установившейся циркуляции.

Порядок построения циркуляции:

1. Проводим линию первоначального курса и откладываем на ней в выбранном масштабе отрезок пути судна, пройденного за маневренный период:

.

2. Рассчитываем средний радиус поворота судна на угол 10° по данным таблицы. Для этого, например, выбираем из таблицы от ношение радиусов Rн/Rц при углах поворота на 5° и 10° при р = 35. Эти значения будут равны 4,4 и 3,2.

Отсюда: .

Затем рассчитываем средние радиусы поворота судна в интервалах от 10° до 30° и т.д.

3. Кривую циркуляции судна строим (аппроксимируем) из ряда дуг окружностей различных радиусов до угла поворота на 180°.

4. Построив кривую циркуляции в эволюционном периоде завершаем построение, описав окружность радиусом установившейся циркуляции до угла поворота на 360° (рис. 1)

Рис. 1. Схема построения циркуляции судна

4. Задание по разделу «Определение инерционных характеристик судна»

Инерционные характеристики должны быть рассчитаны при маневрах ППХ-ПЗХ, СПХ-ПЗХ, МПХ-ПЗХ, ППХ-СТОП, СПХ-СТОП, МПХ-СТОП, разгон из положения СТОП-ППХ.

Перечисленные характеристики представляются в виде графиков для водоизмещений судна в грузу и в балласте. Результаты расчета сводятся в таблицу:

груз

балласт

ППХ

СПХ

МПХ

ППХ

СПХ

МПХ

Ам, м2

ххх

ххх

ххх

ххх

R0, т

ххх

ххх

ххх

ххх

S1, м

V2, м/с

М1, т

ххх

ххх

ххх

ххх

S2, м

Мш

ххх

ххх

ххх

ххх

ххх

Рзх, т

ххх

ххх

ххх

ххх

ххх

S3, м

Т3, с

Sт, с

tт, с

Тср, с

Sсв, м

С

ххх

ххх

ххх

ххх

Тр, мин.

ххх

ххх

ххх

ххх

Sр, кб.

ххх

ххх

ххх

ххх

4.1 Методика определения инерционных характеристик судна

4.1.1 Активное торможение

Активное торможение рассчитывается в три периода.

Расчет ведется до полной остановки судна (Vк = 0).

Принимаем , .

Определяем сопротивление воды движению судна на полном ходу по формуле Рабиновича:

,

где .

Инерционная постоянная:

,

где m1 - масса судна с учетом присоединенной массы:

Упор винта на заднем ходу:

,

где ;

Nе = з • Ni;

з может быть определена по формуле Эмерсона:

.

Путь, пройденный в первом периоде:

S1 = Vн • Т1

Скорость судна в конце второго периода:

.

Путь, пройденный судном во втором периоде:

.

Путь, проходимый судном в третьем периоде:

.

Время третьего периода:

Общий путь и время торможения:

Sт = S1 + S2 + S3

tт = t1 + t2 + t3

4.1.2 Пассивное торможение

Расчет ведется до скорости Vк = 0,2 • V0.

Определяем время пассивного торможения:

,

.

4.2 Разгон судна

Расчет судна ведется до скорости Vк = 0,9 • V0

Определяем путь и время разгона по эмпирической формуле:

Sр = 1,66 • С

,

где С - коэффициент инерционности, определяемый по выражению:

,

где Vк, узлы;

Nе, л.с.

5. Расчет дополнительных данных для таблицы маневренных элементов

5.1 Увеличение осадки судна на мелководье

Величина увеличения осадки судна на мелководье может быть рассчитана по формулам института гидрологии и гидромеханики Украины (формула Г.И. Сухомела), модифицированным А.П. Ковалевым [13]:

при

при

где - отношение глубины моря к средней осадке;

k - коэффициент, зависящий от отношения длины к ширине судна.

Таблица для определений k

L/B

4

5

6

7

8

9

k

1,35

1,03

0,80

0,62

0,55

0,48

Результаты расчета представляются в виде графика зависимости dк = f(V) при соотношении h/d = 1,4; 2,0; 3,0.

Дополнительное приращение осадки при плавании в канале:

,

где k' - коэффициент, зависящий от отношения площадей сечения канала и погруженной части мидельшпангоута.

Таблица для определения k'

Ак/Ам

4

5

6

7

8

10

12

k'

0,98

0,61

0,44

0,35

0,24

0,18

0,15

Результаты расчета представляются в виде графика зависимости dк = f(V) при соотношении h/d = 1,4 и Ак/Ам = 4; 6; 8.

5.2 Увеличение осадки судна от крена

Увеличение осадки при различных углах крена рассчитывается по формуле:

Результаты расчета представлены в табличной форме для углов крена до 10є.

5.3 Определение запаса глубины на ветровое волнение

Волновой запас глубины определяется в соответствии с приложением 3 РШС-89 для высот волн до 4 метров и представляется в табличной форме.

5.4 Маневр «Человек за бортом»

Одним из видов маневра судна «Человек за бортом» является разворот с выходом на контркурс. Выполнение этого маневра зависит от выбора угла отклонения судна от первоначального курса (б). Величина угла б определяется по формуле:

где Тп - время перекладки руля с борта на борт (Тп = 30 сек);

Vср - средняя скорость на циркуляции, определяемая из выражения:

Построение схемы маневра выполняется по данным циркуляции, рассчитанным в разделе 3.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Литература

1. Войткунский Я.И. и др. Справочник по теории корабля. - Л.: Судостроение, 1983.

2. Демин С.И. Приближенное аналитическое определение элементов циркуляции судна. - ЦБНТИ ММФ, экспресс-информация, серия «Судовождение и связь», вып. 7(162), 1983, с.14-18.

3. Знамеровский В.П. Теоретические основы управления судном. - Л.: Издательство ЛВИМУ, 1974.

4. Карапузов А.И. Результаты натурных испытаний и расчет маневренных элементов судна типа «Прометей». Сб. Безопасность мореплавания и ведения промысла, вып. 79. - Л.: Транспорт, 1987.

5. Мастушкин Ю.М. Управляемость промысловых судов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.

6. Рекомендаций по организации штурманской службы на судах Минморфлота СССР (РШС-89). - М.: Мортехинформреклама, 1990.

7. Справочник капитана (под общей редакцией Хабура Б.П.). - М.: Транспорт, 1973.

8. Судовые устройства (под общей редакцией Александрова М.Н.): Учебник. - Л.: Судостроение, 1988.

9. Цурбан А.И. Определение маневренных элементов судна. - М.: Транспорт, 1977.

10. Управление судном и его техническая эксплуатация (под общей редакцией Щетининой А.И.). - М.: Транспорт, 1982.

11. Управление судами и составами (Соларев Н.Ф. и др.). - М.: Транспорт, 1983.

12. Управление крупнотоннажными судами (Удалов В.И., Массанюк И.Ф., Матевосян В.Г., Ольшамовский С.Б.). - М.: Транспорт, 1986.

13. Ковалев А.П. К вопросу о «проседании» судна на мелководье и в канале. Экспресс-информация, серия «Безопасность мореплавания», вып 5,1934. - М.: Мортехинформреклама.

14. Гире И.В. и др. Испытания мореходных качеств судов. - Л.: Судостроение, 1977.

15. Ольшамовский С.Б., Миронов А.В., Маричев И.В. Совершенствование маневрирования крупнотоннажными судами. Экспресс-информация, серия «Судовождение связь и безопасность мореплавания», вып. 11(240). - М.: Мортехинформреклама, 1990.

16. Экспериментальное и теоретическое определение маневренных элементов судов НМП для составления формуляров маневренных характеристик. Отчет о НИР УДК. 629.12.072/076. - Новороссийск, 1989.

Исходные данные

1. София

4. Добруш

7. Казбек

10. Грозный

2. Борис Бутома

5. Ливны

8. Запорожье

11. Джуз.Верди

3. Сплит

6. Майкоп

9. М. Хмелевской

12. Труд

Вариант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Дгр, м3

62000

131145

30360

36070

45800

39400

16250

30280

33700

39400

66140

35400

Дбал, м3

37000

65000

18000

20000

25000

23000

10000

17000

18200

23000

38000

19000

L

214,0

240,6

186,2

183,0

195,0

161,0

145,5

187,2

160,0

170,0

227,8

192,0

B

31,0

40,0

23,4

23,0

27,0

25,8

19,2

22,8

26,0

28,8

31,1

25,0

dср, м (гр)

11,8

15,8

9,8

10,0

10,5

11,3

8,5

9,5

10,8

11,3

12,1

10,2

dн, м (бал)

6,6

8,0

5,3

5,4

6,0

5,6

4,9

5,5

5,8

5,7

6,8

5,5

dк, м (бал)

7,4

9,2

6,0

6,2

6,8

6,2

5,8

6,1

6,6

6,3

7,7

6,4

Ni, л.с.

19000

23200

12000

10700

18000

12000

22000

10900

8160

12000

19180

13750

Dв, м

6,8

6,7

5,3

5,1

6,2

5,9

4,2

6,8

6,0

5,8

6,8

6,2

Нв, м

4,9

4,3

4,2

3,4

4,9

4,1

3,3

5,0

4,5

4,1

4,6

4,9

n0, об/мин

135

125

115

135

100

120

98

110

90

120

105

112

V0, узл (гр)

14,5

14,5

16,4

14,4

15,4

14,1

12,8

14,5

14,0

14,3

15,0

15,8

V0,узл (бал)

16,5

15,2

17,1

15,3

17,5

15,5

13,3

15,5

15,2

15,5

15,8

17,0

Т1, с

5

5

5

5

5

5

4

5

5

5

5

5

Т2, с

50

50

35

30

30

30

20

40

30

40

80

40

Тр, с

25

35

20

20

20

20

15

18

15

20

30

15

Св

0,79

0,83

0,75

0,75

0,79

0,81

0,71

0,85

0,87

0,88

0,89

0,87

См

0,99

0,99

0,98

0,98

0,98

0,97

0,97

0,97

0,99

0,99

0,99

0,99

Сд

0,96

0,97

0,95

0,95

0,97

0,96

0,92

0,95

0,97

0,96

0,97

0,95

13. Адыгея

16. С. Боливар

19. Выборг

22. А. Каверзнев

14. И. Скуридин

17. Прометей

20. Капитан Смирнов

23. А. Косыгин

15. Новгород

18. П. Щеголев

21. Мариуполь

24. В. Марецкая

Вариант

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

Дгр, м3

74200

10000

20000

14500

5200

9400

17900

35000

34500

16000

61900

32000

Дбал, м3

50000

5400

12000

10200

3200

5000

8000

20700

18700

8000

36640

20000

L

216,0

127,3

138,0

136,1

101,0

112,0

14,0

20,0

167,0

126,7

245,0

172,0

B

32,2

19,2

20,6

21,0

13,2

17,0

19,7

30,0

22,9

19,0

32,2

22,8

dср, м (гр)

11,7

6,6

9,5

7,7

5,6

7,0

7,6

10,0

10,9

7,0

11,0

10,1

dн, м (бал)

6,8

4,0

6,0

5,0

3,6

4,2

5,0

6,2

5,0

5,0

10,2

6,2

dк, м (бал)

7,7

4,4

6,4

5,8

4,2

4,6

5,4

6,8

6,3

5,4

10,4

6,8

Ni, л.с.

14400

6700

9600

10200

3880

5200

8150

50000

11550

5800

30000

10500

Dв, м

5,8

4,3

5,3

5,0

2,9

4,5

5,2

5,7

5,2

4,1

7,0

5,3

Нв, м

4,5

3,8

5,0

4,4

3,2

4,0

4,8

7,4

3,5

4,8

6,8

5,0

n0, об/мин

118

135

119

120

214

112

130

130

138

170

95

140

V0, узл (гр)

15,0

16,1

14,2

15,1

13,1

12,4

15,1

23,5

15,2

13,5

16,5

14,2

V0,узл (бал)

15,8

16,7

15,0

16,1

14,5

13,0

16,0

25,0

16,5

14,3

18,4

15,0

Т1, с

5

5

1

5

1

5

5

5

5

1

1

5

Т2, с

20

30

15

20

15

40

50

60

20

30

30

60

Тр, с

20

15

12

25

10

15

20

20

25

14

25

18

Св

0,79

0,62

0,70

0,78

0,60

0,68

0,69

0,70

0,80

0,69

0,81

0,70

См

0,99

0,95

0,96

0,98

0,94

0,95

0,96

0,97

0,97

0,97

0,98

0,97

Сд

0,97

0,92

0,93

0,93

0,92

0,90

0,91

0,96

0,96

0,90

0,98

0,97

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Общие положения, требования к оформлению и содержанию курсовой работы по дисциплине "Управление судном". Методика определения элементов циркуляции и инерционных характеристик судна, порядок проведения необходимых расчетов. Принятые условные обозначения.

    методичка [91,9 K], добавлен 26.12.2009

  • Определение степени увеличения осадки от крена судна по формулам при плавании на мелководье, изменения осадки при переходе судна в воду другой плотности. Расчет ширины фарватера для безопасной проводки судна. Вычисление увеличения дифферента на корму.

    контрольная работа [29,7 K], добавлен 19.03.2015

  • Определение безопасных параметров движения судна, безопасной скорости и траверсного расстояния при расхождении судов, безопасной скорости судна при заходе в камеру шлюза, элементов уклонения судна в зоне гидроузла. Расчёт инерционных характеристик судна.

    дипломная работа [1,5 M], добавлен 17.07.2016

  • Прием, учет масла и топлива на судах. Подготовка и этапы проведения бункеровочных операций. Перекачка топлива в пределах судна. Операции по сдаче нефтесодержащих вод. Расчет элементов остойчивости и посадки судна при бункеровке. Расчет элементов судна.

    курсовая работа [168,4 K], добавлен 16.03.2012

  • Расчет сопротивления воды движению судна. Особенности выполнения проектировочного и проверочного расчетов движительного комплекса, принципы определения винтовых характеристик главного двигателя. Расчет и построение ходовых (тяговых) характеристик судна.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 18.10.2013

  • Выбор возможного варианта размещения грузов. Оценка весового водоизмещения и координат судна. Оценка элементов погруженного объема судна. Расчет метацентрических высот судна. Расчет и построение диаграммы статической и динамической остойчивости.

    контрольная работа [145,3 K], добавлен 03.04.2014

  • Проектные данные судна. Расчет траектории движения по заданному участку судна в балласте, его скорость и угол дрейфа. Осуществление безопасного манёвра расхождения и обгона с учётом влияния гидрометеорологических факторов. Просадка судна на мелководье.

    дипломная работа [134,5 K], добавлен 24.12.2011

  • Определение инерционных характеристик судна. Выбор его курса, скорости хода в штормовых условиях. Расчет ледопроходимости корабля при движении в ледовом канале. Построение диаграмм статической и динамической остойчивости. Определение веса палубного груза.

    курсовая работа [503,9 K], добавлен 05.01.2015

  • Характеристики строительного использования размеров судна и отдельных его частей. Вооруженность, оснащенность и обеспеченность судна. Расчет экономических показателей. Определение провозоспособности и производительности тоннажа исследуемого судна за год.

    курсовая работа [162,2 K], добавлен 02.12.2010

  • Анализ технических характеристик судна и его оснащенности навигационным оборудованием. Сведения о грузах, планируемых к перевозке. Изучение транспортных свойств груза. Правила погрузки судна. Расчет остойчивости судна. Штурманская подготовка перехода.

    курсовая работа [207,9 K], добавлен 26.04.2017

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.