Вопрос 8. Дать описание физического смысла изменения скорости хода судна на мелководье.

Пользуясь полученными диаграммами, определить начальную поперечную метацентрическую высоту, максимальный угол статического крена и минимальный опрокидывающий момент, если к судну приложен внезапный кренящий момент.

Решение:

q^о	lст	Lдин(SSlст0, 0873)*
	0, 16	0, 014
	0, 33	0, 057
	0, 51	0, 13
	0, 65	0, 23
	0, 72	0, 35
	0, 67	0, 47
	0, 55	0, 58

SSlст – интегральная сумма плеч статической остойчивости.

h = 0, 95 м

ДСО

ДДО

Максимальный угол статического крена соответствтует максимальному плечу статической диаграммы lстmax = 0, 72 м при угле 50^о

Минимальный опрокидывающий момент находится по диаграмме динамической остойчивости и равен 70^о

Вопрос 8. Дать описание физического смысла изменения скорости хода судна на мелководье.

Ответ:

Практикой установлено, что на мелководье по сравнению с глубокой водой резко ухудшается эксплуатационная устойчивость судна на курсе, повышается рыскливость, заметно ухудшается и поворотливость судов

На мелководье резко уменьшаются углы дрейфа, угловая скорость поворота и соответственно увеличивается радиус установившейся циркуляции при одинаковых углах перекладки руля.

При движении судна на мелководье основное влияние на его инерционно-тормозные характеристики оказывают три фактора: увеличение сопротивления воды, увеличение присоединенных масс и моментов инерции, изменение коэффициента влияния корпуса на движитель.

Увеличение сопротивления воды приводит не только к уменьшению инерционности судна, но и к снижению его начальной (установившейся) скорости при одинаковой частоте вращения винта.

Рекомендации сохранять запас глубины под килем при мягких грунтах не менее 0, 3 м, а при плотных — не менее 0, 4 м могут быть приемлемы только на хорошо обследованных подходных каналах и при условии, что скорость будет уменьшена насколько возможно, а маневрирование для расхождения с другими судами сведено к минимуму.

Сопротивление воды движению судна условно делят на вязкостное и волновое. Влияние мелководья на скорость движения судна заключается в изменении как вязкостного, так и волнового сопротивлений.

Увеличение вязкостного сопротивления на мелководье связано с изменением поля вызванных скоростей. Рост скоростного потока, естественно, приводит к росту вязкостного сопротивления.

Рост вязкостного сопротивления сильно зависит от соотношения глубины и осадки судна, что наглядно отражено на графике (рис. 1), полученном на основании материалов испытаний модели судна.

Рис. 1

Здесь величина R_v / R_v_оо - есть отношение вязкостных сопротивлений на мелководье и на глубокой воде соответственно.

Еще большее изменение при ограничении глубины претерпевает волновое сопротивление. Как уже упоминалось выше, движущееся судно создает вокруг себя систему поперечных волн и систему расходящихся волн в виде сектора. Из теории волн относительно малой амплитуды известно, что при равных скоростях распространения прогрессивных волн их длина l на мелкой воде больше, чем на глубокой.

Зависимость между длиной волны от ее скоростью определяется следующим выражением:

Предельной скоростью распространения волн данного типа в условиях мелководья является критическая скорость V_кр, соответствующая числу Фруда по глубине Fr_H » 1, м/с:

(18)

Из этого следует, что предельная длина волн данного типа на мелководье зависит от глубины:

(19)

Однако, скорость волн, создаваемых движущимся судном, зависит от скорости судна. И поскольку существует зависимость между длиной волны и ее скоростью, то задавая скорость расходящимся волнам судно тем самым задает им и длину.

Исходя из выражения (19) получается, что если глубина моря ограничивает предельную длину волн, то этим она задает предельно возможную скорость распространения волн.

По мере приближения скорости судна V_c к критическому значению V_кр (либо увеличение скорости судна, либо уменьшение глубины моря) длины расходящихся волн увеличиваются, что приводит к расширению волнового сектора (см. рис. 3, а). Расширяющийся сектор взволнованной поверхности требует все больших энергетических затрат на свое поддержание. И наконец, при V_c » V_кр , когда угол фронта расходящихся волн носовой и кормовой групп с диаметральной плоскостью судна близок к 90^о, происходит сложение поперечных и расходящихся систем волн, образуются две мощные поперечные волны, которые как бы запирают судно.

Поскольку волны достигли предельной длины (и соответственно, предельной скорости) и двигаться быстрее уже не могут, то дальнейшее увеличение мощности, передаваемой на винт, приводит лишь к увеличению амплитуды этих волн, но не дает увеличения скорости судна. Для преодоления этого барьера двигатель должен развить такую мощность, которая бы на глубокой воде соответствовала скорости судна на 5-6 узлов больше, чем эта V_кр.

Потерю скорости на мелководье (в %) при плавании в зоне докритических скоростей можно приближенно рассчитать по эмпирической формуле Демина [6]:

(20)

Значение должно получаться со знаком “минус”, если же получается положительное значение, то потерю скорости считают равной нулю.

После преодоления судном критической скорости поперечные волны им больше не создаются, и остаются лишь расходящиеся волны, что приводит к существенному уменьшению волнового сопротивления.

Мощная поперечная волна, образующаяся при достижении судном скорости, близкой к критической, не подчиняется теории волн относительно малой амплитуды, и скорость ее дальнейшего движения уже не зависит от скорости судна. Эта волна (“ спутная волна ”) может самостоятельно перемещаться на очень большие расстояния со скоростью, при которой она образовалась

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кацман Ф. М., Дорогостайский Д. В., Коваленко В. П., Коинов А. В. Теория и устройство морских судов. – Л: Судостроение, 1991.

2. Бекенский Б. В. Практические расчеты мореходных качеств судна. – М: Транспорт, 1974. – 264 с.

3. Магула В. Э., Друзь Б. И. и др. Сборник задач по теории, устройству судов и двигателей. – Л: Судостроение, 1968. – 296 с.

4. Сизов В. Г. Теория корабля: Учебное пособие – 2-е изд., с испр. /Одесская национальная морская академия. – Одесса: Феникс, 2004. – 284с.

⇐ Предыдущая 12

Вопрос 8. Дать описание физического смысла изменения скоро­сти хода судна на мелководье.

Вопрос 8. Дать описание физического смысла изменения скорости хода судна на мелководье.