Влиянието на стойностите на параметрите на корпуса и руля на кораба върху управляемостта на кораба
Управляемостта на кораба се влияе от параметрите на корпуса, които включват преди всичко: съотношението на дължината към ширината L / B, коефициента на общо тегло 6, гарнитурата, както и формата на задния край, характеризираща се с площта на задната междина (област на кърмата) fк.
Зоната fk е ограничена от перпендикуляра на кърмата, линията на кила (базовата линия) и контура на кърмата. Като критерий за подстригване на кърмата можете да използвате коефициента sc;
,
където d е средното газене, m.
Параметърът sk е коефициентът на пълнота на площта на DP.
Параметрите на кормилото, които значително влияят върху управлението, включват неговата площ, форма и разположение.
Формата на волана се характеризира с относителното му удължение, определено по формулата,
,
където h е височината на кормилото по протежение на приклада, m;
Sp — площ на перото на руля, m 2.
Нека разгледаме отделно влиянието на всеки от изброените параметри върху управляемостта.
Съотношение L/B. Увеличаването на съотношението L/B води до увеличаване на съпротивлението на страничното движение (увеличаване на напречната хидродинамична сила Rv), което води до намаляване на ъгъла на дрейфа върху циркулацията и, следователно, до поддържане на висока линейна скорост, тъй като съпротивлението при малки ъгли на дрейфа се увеличава леко. Освен това се увеличава ефектът на затихване на хидродинамичния момент mr, който е включен в третото уравнение на системата, което води до намаляване на ъгловата скорост w) (скоростта на промяна на курса). По този начин корабите с относително по-голямо съотношение L/B имат по-лоша пъргавина и по-добра стабилност на посоката.
Фактор d. Увеличаването на d води до намаляване на силата Ry и намаляване на амортизационния момент mr и следователно до подобряване на гъвкавостта и влошаване на стабилността на посоката.
Диферент. Увеличаването на диферента към кърмата води до изместване на CBS от средната част на кораба към кърмата, следователно стабилността на курса се увеличава и пъргавината се влошава. От друга страна, диферентът на носа рязко влошава стабилността на курса - корабът става криволичещ, което усложнява маневрирането в тесни условия.
Коефициент s k. Корабите с голямоs k (малка задна подрязана зона fk) имат по-лоша пъргавина и по-добра стабилност на курса.
Зона на кормилото Sp. Увеличаването на Sp увеличава страничната сила на волана Pru, но в същото време ефектът на затихване на волана също се увеличава. На практика се оказва, че увеличаването на площта на кормилото води до подобряване на пъргавината само при големи ъгли на преместване.
Относително удължение на кормилото lr. Увеличаването наlr при непроменена площ Sp води до увеличаване на страничната сила на кормилото, което води до известно подобрение на пъргавината.
Позиция на кормилото. Ако кормилото е разположено в спираловидна струя, скоростта на водата, която тече върху кормилото, се увеличава от допълнителната скорост на потока, причинена от витлото, което води до значително подобрение на пъргавината. Този ефект е особено изразен при еднороторни съдове в режим на ускорение и когато скоростта се приближи до постоянната стойност, тя намалява.
На двувитловите кораби кормилото, разположено в DP, има относително ниска ефективност. Ако на такива кораби са монтирани две лопатки на руля зад всеки от витлата, тогава пъргавината се увеличава рязко.
33. Изпълнение на заден ход на кораби с различни системи за задвижване. Силите на взаимодействие между витлото, руля и корпуса на кораба и отчитането им при маневриране.
Най-често срещаните на морските кораби като основни двигатели са: двигатели на вътрешнидвигатели с вътрешно горене (ICE), турбо-редуктори (TZA) и витлови двигатели (HED). Като витла се използват VFSh и VPSh, образуващи задвижващи комплекси: ICE-VFSh, TZA-VFSh, HED-VFSh, както и всеки двигател - VPSh. Нека разгледаме някои характерни особености на изпълнението на реверсите на изброените системи за задвижване.
Нека разгледаме някои характерни особености на изпълнението на реверсите на изброените системи за задвижване.
Обръщане на ICE-VFSh. На повечето кораби са инсталирани ICE, които са директно свързани към гребния вал. За да се извърши реверс, първо се затваря подаването на гориво към двигателя с вътрешно горене. След това, когато скоростта падне, въздухът се подава от стартовите цилиндри към цилиндрите, завъртайки двигателя в обратна посока, след което се впръсква гориво, което се запалва в резултат на компресия, т.е. двигателят стартира с гориво.
Повечето моторни кораби се характеризират с бавен реверс при спиране от пълен напред. Това се дължи на факта, че налягането на противовъздуха, подаван към цилиндрите по време на реверс, е недостатъчно, за да преодолее момента, приложен към винта от страната на насрещния воден поток. За повечето двигатели с вътрешно горене увереният обратен ход е възможен само когато скоростта на витлото, въртяща се в турбинен режим (след спиране на подаването на гориво), спадне до 25–35% от пълната скорост напред, което съответства на намаляване на скоростта на кораба до около 60–70% от пълната скорост напред. В този случай корабът се движи по инерция дълго време и успява да измине значително разстояние, често много по-голямо от разстоянието, изминато от кораба след стартиране на двигателя на заден ход.
На фиг. 3.1 показва графиките на скоростта V(1)и спирачния път,въз основа на резултатитепълномащабни изпитания на моторния кораб "Серов" с водоизместимост 19 500 тона при спиране от пълен напред (Vo-16,4 възела) до пълен заден ход (PKhP-PKhZ).
Ако спирането се извършва при намалена начална скорост, например от малка скорост напред, тогава заден ход се извършва бързо за 10-15 секунди и спирачният път рязко се намалява.
Двигателите с вътрешно горене на заден ход развиват почти същата мощност, както при движение напред.
Реверс на TZA-VFSh. По време на спиране, реверсивната турбина се използва при турбини, чиято мощност е приблизително 50% от мощността на предната турбина (двете турбини имат общ вал).
За извършване на реверса, с помощта на маневрена клапа, парата се блокира на дюзите на предната турбина и се отваря на обратните дюзи.
Трябва да се има предвид, че роторът на турбината се върти с честота от около няколко хиляди оборота в минута, следователно спирането му с помощта на насрещна пара, подадена към обратните лопатки на турбината, не може да се извърши мигновено. Въпреки това, турбината се обръща от пълна скорост напред много по-бързо, отколкото на моторни кораби, обикновено не повече от1min,, но тягата на витлото при заден ход е относително малка. Поради тези свойства, спирачният път на турбокорабите по време на спиране от пълна скорост напред обикновено е от същия порядък като на моторните кораби, при равни други условия. Въпреки това, при ниски начални скорости, спирачните характеристики на турбокорабите, поради ниската мощност на обратната турбина, са много по-лоши от тези на моторните кораби.
Реверсиране на HEM-VFS. Има различни видове DC и AC електрически задвижвания. Корабните електроцентрали на електрическите кораби обикновено се състоят от няколко дизелови или турбо генератора, които захранват задвижванетоелектрически двигатели, което ви позволява бързо да променяте мощността в зависимост от специфичните условия на работа на съда. Особено удобни са електрическите задвижвания на многовинтови ледоразбивачи и други кораби със специално предназначение, чиито условия на работа варират в широки граници.
Обръщането на електродвигателите се извършва чрез превключване на захранващото напрежение. Ефективността на спиране на електрическите кораби обикновено е малко по-добра от тази на моторните кораби.
VPP обръщане. Промяната в посоката на спиране на витлото става в резултат на завъртане на лопатките на витлото без промяна на посоката на въртене на двигателя и без намаляване на скоростта.
Ефективността на CPP по време на спиране зависи значително от скоростта на реакция на задвижването на въртящия диск. Механизмите за завъртане на лопатките на съвременните CPP, управлявани от моста, позволяват да се промени стъпката на витлото от пълен напред до пълен назад за 5-10 s, което осигурява рязко намаляване на спирачния път. Плавателните съдове с такива задвижвания имат най-добри реверсивни характеристики.
Винтът в направляващата дюза, в сравнение с подобен винт на лошата дюза при същата скорост, създава спирачна сила при спиране с приблизително 15% по-малко.
Сили и моменти, произтичащи от маневрирането на еднороторен кораб:
При маневриране на кораб възникват следните сили:
1. Силата на спиране на винта Re ( );
2. Силата на свързания поток V. Възниква поради факта, че контурите на корпуса на кърмата не са еднакви по височина и скоростта на потока зад корпуса в горната част е по-голяма, отколкото в долната. При движение напред силата на свързания поток измества кърмата наляво.
3. Силите на реакция на водата D. Възниква поради факта, че лопатките в горната позиция срещат по-малко съпротивление, отколкото в долната. Реакционните сили на водата винаги са насоченив посоката на въртене на лопатките, т.е. от витлото на дясно въртене, той измества кърмата надясно.
4. Сили на взаимодействие между витлото и руля S. Поради факта, че скоростта на потока в струята от винта в горната част е по-малка, отколкото в долната част. Поради това върху кормилото възниква сила C, която се стреми да измести кърмата наляво с прав рул. Влиянието му може да бъде намалено чрез използване на клиновидно кормило и изместването му спрямо витлото по височина.