Інерційні характеристики судна
(Гальмування і розгін судна)
Загальні положення про інерцію судна
Розгін і гальмування судна, а також зміна режимів руху супроводжується подоланням сил інерції маси судна і приєднаної маси води. Це подолання сил інерції відбувається за рахунок тяги (упору) гвинта і інших видів сил (натяг якірного каната або швартових тросів).
Інший силою, що впливає на зміну швидкості руху-ня судна, є сила опору середовища руху судна.
Рух судна в розглянутих режимах описується диференціальним рівнянням
де m1 - маса судна з урахуванням приєднаної маси води;
R - сила опору води руху судна;
Знак мінус перед Ре відповідає випадку розгону судки, а знак плюс - нагоди гальмування.
Гальмування з допомогою рушія, що створює зворотний упор, називається активним гальмуванням. Гальмування, що відбувається тільки внаслідок опору води, називається пасивним.
Беручи опір води руху судна пропорційним квадрату швидкості, рівняння (1.1) можна записати у вигляді:
Коефіцієнт К - величина постійна для даного судна, тому що
R0 - опір води руху судна при швидкості повного ходу V0. Величини R0 і V0 для даного судна відомі.
2. Пасивне гальмування (маневр «хід вперед - стоп»)
Для випадку пасивного гальмування після рішення диференціального рівняння (1.2) вираз для визначення часу гальмування tn набуває вигляду:
де V0 - початкова швидкість судна перед початком маневру, м / с;
Vi - швидкість судна в кінці певного проміжку часу, м / с.
Значення цієї швидкості буде визначатися за формулою:
Елементарний шлях, прохідний судном за інерцією при пасивному гальмуванні знайдемо за формулою:
Підставляючи значення Vi в рівняння (2.2) і інтегруючи, отримаємо:
Вираз для До можна отримати з відомої формули для визначення опору води, яку випробовують корпусом судна:
де # 961; - масова щільність води, кг з 2 / м 4;
Сх - гідродинамічний коефіцієнт;
# 937; - площа змоченої поверхні корпусу, м 2.
З огляду на, що R = KV 2. отримаємо:
Для грубих розрахунків можна прийняти. де D - водотоннажність судно, т.
У процесі плавання в широких межах змінюється D, m1. а також опір води R, залежне від обростання корпусу. Тому шлях і час гальмування судна після зупинки двигуна можуть значно відрізнятися від даних технічних випробувань.
3. Активне гальмування (маневр хід вперед - хід назад)
Процес активного гальмування описується рівнянням:
де Рзх - сила упору гвинта на задньому ходу;
n - число обертів гвинта.
Після інтегрування цього рівняння в межах від 0 до t3 (t3 - час активного гальмування) і від Vн до V = 0. отримаємо розрахункові формули для t3 і S3 - часу і шляху активного гальмування:
де V2 - швидкість на початку активного гальмування.
Сила упору гвинта на задньому ходу поки не піддається точному обліку, тому її можна отримати шляхом експерименту. Для цього необхідно під час активного гальмування виміряти будь-яким способом пройдений гальмівний шлях S3. Шлях повинен бути визначений від початкової швидкості до 0. Тоді
Упор гвинта на задньому ходу може бути визначений за формулою (для дизелів і електродвіженія):
n - число оборотів в секунду;
Мш - момент, що підводиться до гвинта на швартовах;
Nе - потужність, що підводиться до гвинта.
де Ni - індикаторна потужність, к.с .;
nв - коефіцієнт валопровода, наближено nв = 0,79;
nм - коефіцієнт двигуна, наближено nм = 0,85.
Для грубого розрахунку можна прийняти, що
де Ре - сила упору гвинта на передньому ходу.
Рівняння руху судна при розгоні має вигляд:
де Ре - сила упору гвинта на передньому ходу;
V0 - швидкість повного ходу (або швидкість судна в кінці розгону).
Шлях розгону знайдемо за формулою:
де V - умовна швидкість для розрахунку, V = 0,95V0
Час розгону знайдемо за формулою: