Перечислить период циркуляции кратко
Обновлено: 05.07.2024
Для суждения о поворотливости судна обычно производится анализ циркуляции, как наиболее простого вида криволинейного движения судна.
Циркуляцией судна называют его движение с отклоненным на постоянный угол органом управления, а также траекторию, описываемую центром тяжести судна.
По времени циркуляционное движение судна разделяется на три периода:
1. Маневренный период − в течение его осуществляется перекладка органа управления на заданный угол; при дальнейшем движении угол перекладки остается неизменным. В маневренный период одиночные суда только начинают поворот, а толкаемые составы часто продолжают двигаться прямолинейно.
2. Эволюционный период (эволюция) начинается с момента окончания перекладки органа управления и продолжается до момента, когда все параметры установятся, и центр тяжести судна или состава начнет описывать траекторию в виде окружности.
3. Установившийся период циркуляции начинается с момента окончания эволюционного периода и продолжается до тех пор, пока угол перекладки органа управления судном остается постоянным.
Траекторию движения судна в третьем периоде циркуляции принято называть установившейся циркуляцией. Отличительная особенность установившейся циркуляции − постоянство характеристик движения и малая их зависимость от начальных условий.
На схеме показаны следующие характеристики циркуляции, применяемые для ее количественной оценки:
− диаметр установившейся циркуляции по ЦТ судна или состава;
−диаметр установившейся циркуляции по корме судна или состава;
− тактический диаметр циркуляции (расстояние между ДП судна на прямом курсе и после поворота его на 180°);
− выдвиг (поступь) циркуляции (смещение ЦТ судна в направлении первоначального прямолинейного движения до момента поворота судна на 90°);
− прямое смещение судна на циркуляции (расстояние от линии первоначального прямолинейного курса до ЦТ судна, развернувшегося на 90°);
− обратное смещение судна на циркуляции (наибольшее расстояние, на которое смещается ЦТ судна в сторону, противоположную перекладке руля);
− угол дрейфа судна на циркуляции (угол между ДП судна и вектором скорости на циркуляции);
− полюс поворота судна (точка на ДП судна или ее продолжении, в которой = 0).
 |
| Рисунок – Схема циркуляции судна |
В общем виде картина движения судна по периодам циркуляции сводится к следующему. Если на движущемся прямолинейно судне переложить органы управления на некоторый угол, то на рулях или поворотных насадках возникает гидродинамическая сила, одна из составляющих которой будет направлена нормально к диаметральной плоскости судна (боковая сила).
Под действием боковой силы судно смещается в сторону, противоположную направлению перекладки органа управления. Возникает обратное смещение судна, наибольшее значение которого будет наблюдаться в точке кормового перпендикуляра. Обратное смещение судна приводит к появлению угла дрейфа, и поток, первоначально набегавший вдоль диаметральной плоскости, начинает натекать на борт, противоположный направлению перекладки органов управления. Это приводит к образованию боковой гидродинамической силы на корпусе судна, направленной в сторону перекладки органов управления и приложенной, как правило, в нос от ЦТ судна.
Под действием моментов от боковых сил на органах управления и корпусе судно поворачивается вокруг вертикальной оси в направлении переложенного органа управления. Возникающая при этом центробежная сила инерции уравновешивается боковыми рулевыми и корпусными силами, а момент этих сил уравновешивается моментом сил инерции.
В эволюционный период наблюдается интенсивное увеличение угла дрейфа, что приводит к уменьшению угла атаки руля или поворотной насадки и соответствующему снижению величины рулевой силы. Одновременно с ростом угла дрейфа увеличивается сила, действующая на корпус, а точка ее приложения постепенно смещается в направлении кормы. В этот же период наблюдается увеличение угловой скорости поворота и уменьшение радиуса кривизны траектории, что, несмотря на снижение линейной скорости движения, вызывает рост центробежной силы инерции.
Установившаяся циркуляция наступает тогда, когда силы и моменты, действующие на органы управления, корпус судна, а также инерционные силы и моменты уравновешиваются и перестают изменяться во времени. Это и обусловливает стабилизацию параметров движения судна, которые принимают постоянные значения при угле поворота от линии первоначального курса на 90÷130° для одиночных судов и 60÷80° − для толкаемых составов.
Процесс циркуляции принято разделять на три периода. Первый период называется маневренным, начинается с момента начала перекладки руля и заканчивается моментом окончания его перекладки. Второй период, называемый эволюционным, начинается с конца первого и заканчивается, когда параметры циркуляции примут установившийся характер. Третий период, называемый установившейся циркуляцией, начинается с окончания второго и продолжается до тех пор, пока руль остается в переложенном состоянии.
Сама траектория ЦТ судна характеризуется следующими параметрами (рис. 11.1):
диаметр установившейся циркуляции - диаметр окружности, описываемой ЦТ судна в третьем периоде циркуляции;
выдвиг – расстояние, на которое смещается ЦТ судна в направлении первоначального курса с момента начала перекладки руля до точки, соответствующей изменению курса на 90;
прямое смещение – расстояние на которое смещается ЦТ от линии первоначального курса до точки, соответствующей изменению курса на 90;
обратное смещение – наибольшее расстояние, на которое смещается ЦТ судна от линии первоначального курса в сторону, противоположную повороту;
угол дрейфа – угол между вектором скорости ЦТ судна и диаметральной плоскостью;
тактический диаметр – расстояние между диаметральной плоскостью судна в начале поворота (на первоначальном курсе) и после изменения курса на 180.
Рис. 11.1 Циркуляция судна и ее элементы
Численные значения указанных параметров циркуляции лежат в следующих пределах.
; (11.1)
При движении судна на мелководье практически изменяются все элементы, характеризующие циркуляцию.
11.3 Средства активного управления судном
Рулевое устройство предназначено для обеспечения управляемости судном на ходу.
В состав рулевого устройства, входят руль, состоящий из руля и баллера, и рулевой привод. Устройство и классификация рулей и приводов подробно описаны в [16].
От рулевого устройства зависит безопасность судна, поэтому кроме основного привода на судне имеется запасной и аварийный.
Максимальный угол перекладки руля равен 35, так как при больших углах резко возрастает его сопротивление за счет срыва потока. На малых скоростях и на заднем ходу управляемость судна резко снижается, поэтому на современных судах устанавливаются средства активного управления, обеспечивающие судну управляемость при малых скоростях, без хода и на заднем ходу.
Наибольшее распространение получили подруливающие устройства, поворотные винтовые насадки и крыльчатые движители.
Подруливающие устройства обычно устанавливают в носовой, а иногда и в кормовой оконечности судна. Они состоят из туннеля, простирающегося от борта до борта, в котором расположен гребной винт или гидравлический насос.
Поворотная насадка представляет собой обтекаемое кольцо, внутри которого вращается винт. При повороте насадки, изменяется направление отбрасываемой винтом струи воды и это вызывает поворот судна. Кроме того, насадка увеличивает КПД винта.
Крыльчатые движители сочетают в себе движитель с изменяемым направлением и величиной упора.
Активный руль – это установленный на пере руля небольшой винт с приводом от электро- или гидродвигателя, расположенного в капсуле, встроенный в перо руля.
Более подробно средства активного управления рассмотрены в главе 5 и [16].
Различают три периода циркуляции: маневренный, эволюционный и период установившейся циркуляции. Маневренный период циркуляции определяется началом и концом перекладки руля, т.е. по времени совпадает с продолжительностью перекладки руля. В этот период судно продолжает двигаться практически прямолинейно. Эволюционный период циркуляции начинается с момента окончания перекладки руля и заканчивается, когда элементы движения примут установившийся характер, т.е. перестанут изменяться во времени. Период установившейся циркуляции начинается с момента окончания эволюционного периода и длится все время, пока руль судна находится в переложенном положении.
Траектория криволинейного движения центра тяжести судна, т.е. его циркуляция характеризуется следующими элементами:
Диаметр установившейся циркуляции (Дц) - диаметр окружности, описываемой судном в установившийся период циркуляции, который начинается после поворота судна на 90-180°; Тактический диаметp циркуляции (Дт) - кратчайшее расстояние между положением диаметральной плоскоскости судна в начале поворота и после изменения первоначального курса на 180°. Выдвиг l1 расстояние, на которое смещается центр тяжести судна в направлении первоначального курса от точки начала циркуляции до точки, соответствующей изменению курса судна на 90°. Прямое смещение l2 - расстояние от первоначального курса судна до точки положения центра тяжести в момент поворота судна на 90°. Обратное cмещение l3 - наибольшее расстояние, на которое смещается центр тяжести судна от линии первоначального курса в сторону противоположную повороту.
Также к характеристикам циркуляции относят: период установившейся циркуляции Т - время поворота судна на 360°; угловую скорость вращения судна на установившейся циркуляции ω = 2π / Т.
Действия по приготовлению рулевого устройства пред выходом судна в море
Гирокомпасные направления. Поправка гирокомпаса
Гирокомпасный меридиан – направление, на котором устанавливается главная ось гирокомпаса
Гикокомпасный курс – направление диаметральной плоскости судна, измеряемое горизонтальным углом между северной частью гирокомпасного меридиана и носовой частью диаметральной плоскости судна.
Гирокомпасный пеленг – направление на ориентир, измеряемое горизонтальным углом между северной частью гирокомпасного меридиана и линией пеленга.
Обратный гирокомпасный пеленг – направление, обратное направлению на предмет.
Поправка Гирокомпаса – угол в плоскости истинного горизонта между истинными и гирокомпасными меридианами.
Виды качки судна. Элементы качки
Качка судна — колебательные движения, которые судно совершает около положения его равновесия. Различают три вида качки судов: а) вертикальную — колебания судна в вертикальной плоскости в виде периодических поступательных перемещений; б) бортовую (или боковую)—колебания судна в плоскости шпангоутов в виде угловых перемещений; в) килевую (или продольную) качку — колебания судна в диаметральной плоскости также в виде угловых перемещений. При плавании судна на взволнованной поверхности воды часто все три вида качки возникают одновременно или в различных комбинациях.
Два вида колебаний судна на качке: свободные (на тихой воде), которые происходят по инерции после прекращения сил, вызвавших их, и вынужденные, которые вызываются внешними периодически приложенными силами, например морским волнением.
Амплитудой качки (а)-наибольшее отклонение судна от исходного положения, измеренное в градусах.Размах качки (б)- сумма двух последовательных амплитуд (наклонение судна на оба борта).
Период качки (в) —время между двумя последовательными наклонениями или время, в течение которого судно совершает полный цикл колебаний, возвращаясь к тому положению, при котором начался отсчет.
28 (10.1) Назвать особенности режимов управления рулём: "простой", "следящий", "автоматический"
История государства Древнего Египта: Одним из основных аспектов изучения истории государств и права этих стран является.
Циркуляцией называют траекторию, описываемую ЦТ судна, при движении с отклоненным на постоянный угол рулем. Циркуляция характеризуется линейной и угловой скоростями, радиусом кривизны и углом дрейфа. Угол между вектором линейной скорости судна и ДП называют углом дрейфа. Эти характеристики не остаются постоянными на протяжении всего маневра.
Циркуляцию принято разбивать на три периода: маневренный, эволюционный и установившийся.
Первый период (маневренный) – период, в течение которого происходит перекладка руля на определенный угол. С момента начала перекладки руля судно начинает дрейфовать в сторону, противоположную перекладке руля, и одновременно под влиянием сил Yp и Yp “ начинает разворачиваться в сторону перекладки руля. В этот период траектория движения ЦТ судна из прямолинейной превращается в криволинейную с центром кривизны со стороны борта, противоположного стороне кладки руля; происходит падение скорости движения судна.
Второй период (эволюционный) – период, начинающийся с момента окончания перекладки руля и продолжающийся до момента, когда наступает равновесие всех действующих на судно сил, а угол дрейфа (β) перестает расти и скорость движения судна по траектории становится тоже постоянной. В этот период возрастают гидродинамические силы давления на корпус судна, возрастает угол дрейфа, кривизна траектории меняет знак, центр кривизны траектории перемещается внутрь циркуляции. Скорость движения судна вдоль траектории, начавшая падать в маневренный период, продолжает уменьшаться. Радиус траектории в эволюционный период является величиной переменной.
Третий период (установившийся) – период, начинающийся по окончании эволюционного, характеризуется равновесием действующих на судно сил: упора винта, гидродинамических сил на руле и корпусе, центробежной силы. Траектория движения ЦТ судна превращается в траекторию правильной окружности или близкой к ней.
Элементы циркуляции
Геометрически траектория циркуляции характеризуется следующими элементами:
Dо – диаметр установившейся циркуляции – расстояние между диаметральными плоскостями судна на двух последовательных курсах, отличающихся на 180º при установившемся движении;
Dц – тактический диаметр циркуляции – расстояние между положениями ДП судна до начала поворота и в момент изменения курса на 180º;
l1 – выдвиг (поступь) – расстояние между положениями ЦТ судна перед выходом на циркуляцию до точки циркуляции, в которой курс судна изменяется на 90º;
l2 – прямое смещение – расстояние от первоначального положения ЦТ судна до положения его после поворота на 90º, измеренное по нормали к первоначальному направлению движения судна;
l3 – обратное смещение – наибольшее смещение ЦТ судна в результате дрейфа в направлении, обратном стороне перекладки руля (обратное смещение обычно не превышает ширины судна В, а на некоторых судах отсутствует совсем);
Тц – период циркуляции – время поворота судна на 360º.
Перечисленные выше характеристики циркуляции у морских транспортных судов среднего тоннажа при полной перекладке руля на борт можно выразить в долях длины судна и через диаметр установившейся циркуляции следующими соотношениями:
Dо = (3 ÷ 6)L; Dц = (0,9 ÷ 1,2)Dу; l1 = (0,6 ÷ 1,2)Dо;
Обычно величины Dо; Dц; l1; l2; l3 выражаются в относительном виде (делят на длину судна L) – легче сравнивать поворотливость различных судов. Чем меньше безразмерное отношение, тем лучше поворотливость.
Скорость на циркуляции для крупнотоннажных судов снижается при повороте на 90º с перекладкой руля на борт ≈ на ⅓, а при повороте на 180º – вдвое.
Необходимо отметить и следующие положения:
а) начальная скорость оказывает влияние не столько на Dо, сколько на ее время и выдвиг; и только у высокоскоростных судов заметны некоторые изменения Dо в большую сторону;
б) с выходом судна на траекторию циркуляции оно приобретает крен на внешний борт, значение которого по правилам Регистра не должно превышать 12º;
в) если во время циркуляции увеличивать число оборотов ГД, то судно совершит поворот более крутой;
г) при выполнении циркуляции в стесненных условиях следует учитывать, что кормовая и носовая оконечности судна описывают полосу значительной ширины, которая становится соизмеримой с шириной фарватера.
Безопасное выполнение поворота обеспечивается при условии, что ширина полосы движения в метрах:
где Rц.ср – средний радиус кривизны циркуляции на участке от начального до измененного на 90º курса;
βk – угол изменения курса судна;
β – угол дрейфа.
Угол крена на установившейся циркуляции можно определить по формуле Г.А.Фирсова:
где V0 – скорость судна на прямом курсе (в м/с);
h – начальная поперечная метацентрическая высота (м);
L – длина судна (м);
zg – ордината ЦТ судна;
Читайте также: