CC BY
39Список литературы
[1] Басин А.М. Ходкость и управляемость судов. - М.: Транспорт, 1977. - 456 с.
[2] Басин AM., Миниович И.Я. Теория и расчёт гребных винтов. - Л.: Судпромгиз, 1963. - 760 с.
[3] Басин А.М., Степанкж Е.И. Руководство по расчёту и проектированию гребных винтов судов внутреннего плавания. - Л.: Транспорт, 1981. - 352 с.
[4] Русецкий A.A., Жученко М.М., Дубровин О.В. Судовые движители. - Л.: Судостроение, 1971.-287 с.
[5] Сандлер Л.Б. Практические методы расчёта ходкости судов внутреннего плавания. - Новосибирск: НИИВТ, 1970. -432 с.
[6] Судовые тяговые расчёты. Анфимов В.Н., Ваганов Г.И., Павленко В.Г. Под ред. В.Г. Павленко. Учебник для ин-тов водн. трансп. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1978. - 216 с.
[7] Горелкин В.И. Определение инерционных характеристик судов с дизельными энергетическими установками. - М.: Транспорт, 1990. - 76 с.
[8] Филатов С.В. Совершенствование паспортных характеристик судов // Речной транспорт, 1988.-№ 9. -С. 27-29.
[9] Филатов С.В. Методические положения разработки базового справочника маневренных характеристик судов речного флота // Тр. ГИИВТ. - 1988, вып. 230. - С. 26-57.
[10] Бажанкин В.В. Исследование влияния условий эксплуатации на степень загрузки главных двигателей «Нефтерудовоза-8» И Тр. ГИИВТ. - 1990, вып. 253. - С. 91-117.
[11] Гофман А.Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. Справочник. - Л.: Судостроение, 1988. - 360 с.
[12] Васильев A.B. Управляемость судов: Учеб. Пособие. - Л.: Судостроение. 1989. - 328 с.
[13] Ходкость и управляемость судов: Учебник для вузов / В.Ф. Бавин, В.И. Зайков, В.Г. Павленко, Л.Б. Сандлер. Под ред. В.Г. Павленко. - М.: Транспорт. 1991. - 397 с.
WORK OF OPEN PROPELLER AT VESSEL’S CURVILINEAR MOVEMENT
М. V. Nebasov
In this article, the analysis of open propeller working at vessel 's curvilinear movement is
presented.
УДК 656.62.052.4:629.12.03
М. В. Небасов, аспирант, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ СУДНА НА УСТАНОВИВШЕЙСЯ ЦИРКУЛЯЦИИ
В статье излагается метод приближённого аналитического определения линейной скорости судна на установившейся циркуляции.
Уравнение продольных сил, действующих на судно при установившейся циркуляции имеет следующий вид [1]:
т(\-к20)уа>8т/3 = Хр - (1)
где т - масса судна; к2о - коэффициент присоединённой массы жидкости, участвующей в формировании продольной составляющей центробежной силы;
V - линейная скорость центра масс (ЦМ) судна;
СО - угловая скорость вращения судна относительно вертикальной оси г , проходящей через его ЦМ;
/3 - угол дрейфа судна;
Xр - продольная составляющая силы, развиваемой движительно-рулевым комплексом (ДРК);
Ях - продольная составляющая сопротивления воды движению корпуса судна. Развиваемая ДРК сила X может быть представлена выражением:
Xр = гдРе(1 - 0Г эт2 8Г). , . (2)
Здесь 2а - число винтов;
Р - полезная тяга движителя;
и = —— - отношение площади диска винта, перекрываемой рулём при гипотети-Рр
ческой перекладке последнего на 90“, ко всей площади диска;
8Г - угол перекладки руля.
Полезная тяга винта определяется в зависимости от его относительной поступи Яр по формуле: .
р,={л,-в,К-сЛ)р"2°'.- ст
где Ае,Ве,Се- коэффициенты регрессии, получаемые при обработке диаграмм для
расчёта открытых гребных винтов [2]; р — массовая плотность воды; п - частота вращения винта;
Д, - диаметр винта.
Относительная поступь гребного винта Яр рассчитывается следующим образом:
пИ
(4)
Здесь vx - продольная составляющая вектора линейной скорости судна; у/0 - расчётное значение коэффициента попутного потока, определяемое по данным работы [1].
Продольная составляющая сопротивления воды движению судна может быть подсчитана по выражению:
Д,=0,5 (5)
где Сн - коэффициент сопротивления воды продольному перемещению корпуса судна;
Ь - расчётная длина судна;
Т - осадка судна.
Для приближённых вычислений можно положить
(6)
В формуле (6) обозначено:
СЛо - коэффициент сопротивления воды прямолинейному движению судна с заданной скоростью У0;
А - расчётное значение относительной поступи;
п0- частота вращения винтов при прямолинейном движении судна.
С учётом изложенного уравнение (1) представим в виде
где 8 - коэффициент полноты водоизмещения судна;
В - ширина судна;
К - радиус установившейся циркуляции при перекладке руля на угол 8Г. Введём следующие обозначения:
2гв{Ае - ВеХр - С,к$1 - вгзт2ёг )п2Р[
....."...”.... 1^1 .......'.”...."...
(7)
(8)
Подставив выражения (8) в равенство (7), получим:
(9)
откуда
(Ю)
В уравнении (10) обозначено:
ь =
а =
2
у-О-Ы+Сь + с,
_____4?_______
'у-0 -*и)+с,„ +с,
Выражение (10) позволяет найти соотношение между продольной составляющей скорости судна на установившейся циркуляции и частотой вращения винтов, то есть
-^JlF+a-b. (11)
и
Для определения частоты вращения винтов воспользуемся уравнением моментов:
М (12)
2 7ГП
где Мс - момент сопротивления воды вращению винта;
М - крутящий момент на валу гребного винта;
Q - дополнительное усилие, возникающее на гребном валу вследствие перекладки руля.
Момент сопротивления Мс подсчитывается по известной формуле
Мс = K2pn2D¡ , (13)
а крутящий момент М в зависимости от частоты вращения п - по результатам испытаний двигателя. Для приближённых вычислений можно принять
М * Мс0 = К20 Р*О А5 = COnSt ■ <14)
Коэффициент момента К2 с использованием диаграмм для расчёта открытых гребных винтов [2] может быть представлен в виде
К2 = А2- В2Лр - С2Л2р . (15)
Очевидно, что
К2о=А2-В2Лро-С2Л2ро. (16)
Дополнительное усилие Qx определяется выражением:
а, = К,рпгДЧ8тЧ = = (4 - ЯЛ - СЛ K-D.4 sin2 S,.
Здесь Кх - коэффициент упора;
Ах, В}, С) - коэффициент регрессии.
Подставив формулы (13), (14) и (17) в уравнение (12), получим:
(17)
К,Хпвг sin2 5Г
К2 + 1 р г-------:
2 2 к
n2=K2n¡, (18)
откуда
п = п
2 пКг
*-о
О-
. -=---- • (19)
I 2лКг + КхЛрОг эт 5Г
Таким образом, выражения (11) и (19) позволяют определить значения продольной составляющей скорости судна и частоты вращения винтов на установившейся циркуляции.
Для проверки корректности предлагаемой методики были выполнены расчёты относительной скорости
У0СО8/?
Таблица I
Результаты натурных испытаний
Параметры циркуляций Угол перекладки рулей,..
5 10 15 20 25 30 38
Я , м 405 275 215 175 150 135 115
13,5 17,0 19,5 22,0 23,5 25,5 27,5
теплохода проекта 550А («Волгонефть») на установившихся циркуляциях. При этом использовались результаты натурных циркуляционных испытаний [3], представлены в таблице 1.
Результаты расчётов относительных значений V и п — п/п0 представлены в
табл. 2. Кроме того, полученные значения относительной скорости V точками показаны на рисунке.
V
Таблица 2
Относительные значения продольной составляющей скорости судна и оборотов гребного винта
Угол перекладки рулей, ...”
5 10 15 20 25 30 38
V 0,791 0,674 0,587 0,523 0,474 0,436 0,389
n 0,961 0,939 0,923 0,911 0,901 0,893 . 0,883
Для сравнительной оценки результатов расчёта с результатами, получающимися путём вычислений по эмпирическим формулам, на рисунке представлены кривые вида
V = /(<У ), где œ=L/R, построенные с использованием следующих выражений [4]:
1) В. Г. Павленко и О. И. Гордеева
V = l/(l + 2,1 ю2)2/3 ; (2°)
2) А. М. Басина
v = l/(l+3,9<»T ; <2|>
3) А. Д. Гофмана и В. И. Когана
V = 1 — 0,7й> + 0,122йТ2’6 ; (22)
4) Р. Я. Першица
V = l/(l + l,9â>2). (23)
Удовлетворительная сходимость расчётных и экспериментальных значений величины V позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый способ аналитического определения скорости судна на установившейся циркуляции достаточно корректен.
Список литературы
[1] Басин А.М. Ходкость и управляемость судов. - М.: Транспорт, 1977. - 456 с.
12] Басин А.М., Степанюк Е.И. Руководство по расчету и проектированию гребных винтов судов внутреннего плавания. — Л.: Транспорт, 19.81. — 352с.
[3] Справочник маневренных характеристик судов. - М.: Изд. МРФ РСФСР, 1989. - 319 с.
[4] Гофман А.Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. Справочник. - Л.:
Судостроение, 1988. - 360 с.
DEFINITION OF VESSEL’S SPEED AT CIRCULATION
М. V. Nebasov
In this article, approximate analytical definition method of linear vessel's speed at circulation is stated.
