CC BY
11Значение хра будет зависеть, кроме размерений корпуса и значений коэффициентов присоединенных масс, лишь от относительного плеча рулевой силы 1R (безразмерной абсциссы расположения ДРК). При этом, если управляющее устройство (ДРК или буксир) расположено в кормовой части судна (;д<о), то величина хР0 будет положительной.
Из выражений (8), (11) и (12) видно, что чем меньше расстояние от точки приложения рулевой силы ДРК или упора буксира до центра тяжести судна, тем больше значение хР0.
Список литературы
[1] Воробьев П.С., Павленко В.Г., Рудин С.Н. Анализ и метод определения коэффициентов присоединенной инерции, используемых в расчетах управляемости судов на ограниченной глубине // Тр. НИИВТа, вып. 44, «Гидромеханика судна и судовождение». - Новосибирск: НИИВТ, 1970.-С. 3-51.
[2] Гордеев О.И. К определению присоединенной инерции толкаемых составов при поперечном и вращательном движении // Труды НИИВТа «Гидромеханика судна и судовождение», вып.44.
- Новосибирск: 1970. - С, 29-44.
[3] Гофман А.Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна: Справочник. - Л.: Судостроение, 1988. - 360 с.
[4] Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики: В 2-х томах. Т. II. Динамика. -6-е изд. перераб. и доп. - М.: Наука, Главная редакция физйко-математической литературы, 1983. -640 с.
[5] Справочник по теории корабля, в 3 т. / Под ред. Я.И. Войткунского! - Л.: Судостроение, 1985.-Т. 3.-544 с.
THE DETERMINATION OF PIVOT POINT’S POSITION AT INITIONAL STATE OF SHIP’S TURN A. D. Paveliev
The method of calculation of pivot point’s abscissa at initial state of ship’s turn is given in the article. The derivation of formulas is explained. Ship's parameters affecting the pivot point’s position are shown.
УДК 656.62.052.4
А. //. Клементьев, д. т. н„ профессор.
Л. Д. Павельев, аспирант, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ АБСЦИССЫ ПОЛЮСА ПОВОРОТА НА РАЗМЕРЫ ПОЛОСЫ ДВИЖЕНИЯ, НЕОБХОДИМОЙ ДЛЯ МАНЕВРА СУДНА
В статье описывается новый метод определения размеров акватории и ширины полосы движения судна при криволинейном движении на основе информации о расположении полюса поворота. Показаны основные отличия предложенной методики от использовавшюсся ранее методов, ее преимущества перед ними.
Определению ширины полосы движения, занимаемой судном на криволинейном участке, посвящены многие работы отечественных исследователей [1, 2, 3, 4, 5]. Основ-
ным параметром поворота обычно служит радиус кривизны траектории ЦТ судна, а так же угол дрейфа в ЦТ, определяемый по эмпирическим зависимостям. Форма судна в плане в этих методиках принимается прямоугольной и характеризуется его наибольшими длиной и шириной. Одним из ключевых параметров, определяющих вид расчетных зависимостей, является положение полюса поворота (в пределах длины судна или за его пределами), характеризующееся критическим значением угла дрейфа.
Аналогичная методика определения ширины полосы движения предложена немецкими исследователями [6] для упрощения представления требуемой полосы движения судна в условиях судоводительского тренажера. Здесь в качестве основного параметра используется радиус кривизны траектории точки внутреннего по отношению к повороту борта судна, лежащей на одной прямой с радиусом траектории полюса поворота судна (полюс поворота располагается в пределах длины судна). Ширина полосы движения рассчитывается на основании значения указанного радиуса кривизны, угла дрейфа в ЦТ судна и главных размерений судна. Задача выполняется простым решением прямоугольных треугольников (прямые углы образуются пересечением линией радиуса кривизны полюса поворота ДП судна и его бортов). Для упрощения задачи форма корпуса судна в плане так же принимается прямоугольной. ЦТ судна располагается в плоскости мидель-шпангоута.
Указанные методики имеют некоторые недостатки: так в методике [6] не рассмотрено определение ширины полосы движения при расположении полюса поворота за пределами длины судна (впереди форштевня), а так же не рассмотрен случай расположения ЦТ в нос или в корму от мидель-шпангоута (случай дифферента судна); используемую в методиках величину угла дрейфа ЦТ не всегда удается определить с достаточной точностью (эмпирически или по результатам испытаний).
Указанные недостатки устранены в предлагаемой авторами методике определения размеров акватории криволинейного движения судна.
Для решения задачи определим зависимость ширины полосы движения судна на повороте от значений абсциссы полюса поворота и одного из геометрических параметров циркуляции. Форму корпуса судна в горизонтальной плоскости примем прямоугольной (аналогично рассмотренным методикам), и рассмотрим схемы поворота судна, представленные на рис. 1 и 2.
К
Р
--------------------------------------------
1К______________________'у Ур
в
Р
V
Р
И/
/
•о
Рис. 1. Схема поворота судна при расположении полюса поворота в пределах длины судна
Рис.2. Схема поворота судна при расположении полюса поворота за пределами длины судна
На рис. 1 показан случай расположения полюса поворота в пределах длины судна, на рис. 2 - за ее пределами.
Рассмотрим первый случай. Как видно из схемы на рис. 1, ширина полосы движения судна \¥ равна разнице радиусов кривизны траекторий точек К и Р \ или:
(1)
Величины этих радиусов найдем следующим образом. Радиус кривизны траектории ОР' лежит на одной прямой с радиусом циркуляции полюса поворота ОР и, следовательно, так же образует прямой угол с диаметральной плоскостью судна. Величина радиуса ОР’ равна:
ОР'=ОР-РР'=Яр
где ЯР - радиус циркуляции полюса поворота. Величина радиуса Кк равна:
В_
2
(2)
Пк = 4кР"2+ОР"2 = Мхр - 1к У +
(3)
где хР - абсцисса полюса поворота;
1к - относительное отстояние кормовой оконечности ДП судна от его ЦТ (всегда имеет отрицательное значение).
В результате получаем:
Величину ЯР можно выразить через радиус циркуляции ЦТ (Я) и абсциссу полюса поворота (хР):
ЯР = ^Я2 -х2р.
(5)
Подставив выражение (5) в выражение (4) можно получить зависимость ширины полосы движения судна на повороте от абсциссы полюса поворота судна и радиуса циркуляции его ЦТ:
-И? :
я,
~Т в
■XI +-
2
(6)
Рассмотрим случай, когда при повороте судна полюс поворота располагается за пределами его длины. Как видно из схемы на рис. 2, радиус ОР' в этом случае не определяет ширину полосы движения судна, поскольку он меньше радиуса кривизны траектории самой близкой к центру поворота точки носовой оконечности судна ОР"'. Ширина полосы движения судна в этом случае равна:
М?=Як-ОР'". (7)
Радиус 11к определяется по формуле (3), а радиус ОР"' определится по следующему выражению:
ОР'" = л!0Р'2 +Р'Р>п
Окончательно получаем:
+ (хр Ь 1к)
(8)
И) :
+7] -|*р-7)
(9)
А)2.
Величину радиуса ЯР можно выразить через радиус циркуляции Л по выражению (5).
Полученные формулы недействительны при значении ЯР < у и при хР = К
(Р = 90°), т. е. лишь в специфических случаях маневрирования.
Из вышесказанного следует, что акватория, требующаяся для поворота судна, определяется радиусом Як и шириной полосы движения судна . Эти параметры, в свою очередь, определяются значением абсциссы полюса поворота, значением радиуса циркуляции ЦТ судна, как основным параметром, используемым при нормировании управляемости. Кроме этого величины Як и ш зависят так же от длины и ширины судна, а так же от дифферента (от него зависит величина 1к).
Таким образом, величиной абсциссы полюса поворота наряду со значением радиуса циркуляции ЦТ или кормовой оконечности судна задаются размеры акватории, требующейся для поворота судна.
Достоинствами предложенного метода определения размеров акватории для маневра судна являются:
- простота расчетных формул;
- возможность расчета размеров акватории при любом положении полюса поворота;
- в отличие от предложенных ранее методик помимо ширины полосы движения определяются и максимальные габариты акватории, необходимой для маневра судна (величина RK);
- минимальное число параметров движения судна, используемых в расчете (абсцисса полюса поворота и радиус циркуляции).
Список литературы
[1] Ваганов Г.И. Эксплуатация секционных составов. - М.: Транспорт, 1974. - 192 с.
[2] Инструкция по нормированию габаритов судов и толкаемых составов. - Горький: ГИИВТ, 1980.-38 с.
[3] Ольшамовский С.Б. Судовождение и правила плавания на внутренних судоходных путях. -М.: Транспорт, 1973. - 132 с.
[4] Павленко В.Г., Саленек В.В. 16 лекций по управляемости речных судов. - Новосибирск: НИИВТ, 1970,- 166 с.
[5J Управление судами и составами / Соларев Н.Ф., Белоглазов В.И., Тронин В.А. и др.: Учебник для ВУЗов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1983. - 296 с.
[6] Benedict К., Baldauf М., Felsenstein Ch., Kirchhoff М. Example for Inland Waterway Design Investigations with Wind Impact in Shiphandling Simulator and Computer-based Assessment of the Results. Hochschule Wismar, University of Technology, Business and Design, Germany. Thorsten Dettmann, Federal Waterways Engineering and Research Institute, available at http://watlab.lin.vlaanderen.be/imsf/mpers. 2005. 9 pp.
EFFECT OF PIVOT POINT’S POSITION ON DIMENSIONS OF SHIP’S MANEUVERING LANE
A. N. Klementyev, A. D. Paveliev
The article describes a new method of calculation of maneuvering lane’s size based on the knowledge of the position of ship's pivot point on a turn. The cpmparison of new and existing methods is made; their advantages and disadvantages are shown.
УДК 656.62.052.4
А. Д. Павельев, аспирант, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ГРАФИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВИВШЕЙСЯ ЦИРКУЛЯЦИИ ПЕРЕДНЕГО ХОДА ПРИ СРЕДНИХ И МАКСИМАЛЬНЫХ УГЛАХ ПЕРЕКЛАДКИ РУЛЕВОГО ОРГАНА СУДОВ
Предложен новый вид графика определения параметров установившейся циркуляции переднего хода при средних и максимальных углах перекладки рулевого органа для грузовых судов внутреннего и смешанного «река-море» плавания. Проведено сопоставление результатов'определения параметров циркуляции, полученных по предложенному и по использовавшимся ранее графикам.
