Поворотливостью называется способность судна изменять направление движения и двигаться по траектории заданной кривизны.

В соответствии с рекомендациями ИМО каждое судно должно быть обеспечено информацией о маневренных элементах. Наставлением по организации штурманской службы на судах Украины (РШСУ-98) предусмотрен минимум сведений, включаемых в информацию о маневренных элементах, а также указана форма их представления.

Поворотливость судна представляется в Информации в виде вычерченных в масштабе траекторий движения судна (циркуляции) при перекладке руля на борт и на 15° вправо и влево. На траекториях указываются точки, соответствующие определённым изменениям курса с начала циркуляции: в первой четверти циркуляции - через 10°, во второй - через 30°, и далее - через 90°.

К характеристикам поворотливости относятся: постоянная времени задержки поворота Т(δ); зона неустойчивости ±ω_о, ±δ_ро; характеристики одерживания поворота t_о(δ), θ_о(δ); устойчивость на курсе, критерий Q; выдвиг l₁(δ); прямое смещение l₂(δ); тактический диаметр циркуляции D_т(δ); диаметр установившейся циркуляции D_у(δ); период циркуляции Т_ц(V, δ).

В зависимости от способов определения, получения и представления характеристик поворотливости различают: по способу определения -экспериментальный, расчетный, экспериментально-расчетный; по способу получения - аналитический и эмпирический; по способу представления данных- в виде графиков и таблиц отрезков, графиков и таблиц пер­пендикуляров, графиков кривых траекторий ЦТ при циркуляции, таблиц элементов циркуля­ции.

25. Циркуляція судна, її періоди і елементи.

Криволинейная траектория, которую описывает центр тяжести судна при перекладке руля на некоторый угол и последующем удержании его в этом положении, называется циркуляцией.
Различают три периода циркуляции: маневренный, эволюционный и период установившейся циркуляции.
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 Y_p и Y_p^" 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: 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.

Период циркуляции – время поворота судна на 360°.

26. Стійкість судна на курсі і її оцінка. Види стійкості.

Устойчивостью на курсе называется способность суд­на сохранять заданное направление прямолинейного движения. Устойчивость на курсе оценивается либо по уравнениям движения судна, либо по результатам испытательной модели или натурного судна. В первом случае устойчивость на курсе определяется по прямым критериям, разработанным на основании теории устойчивости движения системы (теория Ляпунова), во втором — по косвенным показателям, которыми являются диаграмма управляемости либо параметры рыскания судна (периоды и амплитуды угловой скорости, угла курса и углов перекладки органов управления). Различают два вида устойчивости: собственную (автоматическую) и эксплуатационную.

Собственная устойчивость — это способность судна, получившего под влиянием какого-то возмущения некоторую угловую скорость, по­степенно снова приходить в прямолинейное движение (на новом кур­се) без помощи рулевого устройства. Суда, не обладающие собственной устойчивостью, имеют свойство после прекращения внешнего воздействия без помощи руля вписы­ваться в самопроизвольный поворот большей или меньшей кривизны. Направление поворота определяется направлением первоначального возмущения. Большинство судов собственной устойчивостью не обладают, т. е. являются в большей или в меньшей степени неустойчивыми.

Эксплуатационная устойчивость — это способность судна сохра­нять заданное направление движения с помощью периодических пере­кладок руля. Очевидно, что эксплуатационной устойчивостью должно обладать каждое судно, но характеристики реальных судов в этом отношении различны, кроме того, у каждого судна эксплуатационная устойчивость зависит от его осадки и дифферента. Устойчивость на курсе, обеспечиваемая перекладкой руля, называется эксплуатационной.

Эксплуатационная устойчивость зависит как от степени собствен­ной устойчивости судна, так и от эффективности рулевого устройства.

27. Поворотливість судна, діаграма керованості.

Поворотливость — это способность судна изменять направление движения при перекладке руля и двигаться по траектории данной кривизны. В качестве важного критерия управляемости судна на тихой воде используется зависимость относительной кривизны траектории от угла перекладки руля при установившейся циркуляции. Графическое изображение этой зависимости называют диаграммой управляемости.

На рисунке приведен пример диаграммы управляемости для судна, обладающего собственной устойчивостью на курсе.

У такого судна каждому значению угла перекладки руля (на правый или левый борт) соответствует единственное значение относительной кривизны траектории установившейся циркуляции Если судно обладает симметричной управляемостью вправо и влево, то кривая проходит через начало координат. Если жеуправляемость несимметрична, что часто встречается у одновинтовых судов, то кривая оказывается смещенной вправо или влево, а точка пересечения кривой с горизонтальной осью указывает требуемое положение руля, при котором обеспечивается прямолинейное движение судна.

Выше показана диаграмма управляемости судна, не обладающего собственной устойчивостью на курсе. Такое судно имеет свойство вписываться в самопроизвольную циркуляцию при прямом положении руля. Для того, чтобы прекратить самопроизвольную циркуляцию, например, вправо, необходимо переложить руль влево на угол - для прекращения левой циркуляции необходима перекладка руля вправо на угол + . Углы перекладки руля + , - называются предельными углами обратной поворотливости. При перекладках руля на указанные углы направление поворота меняется на обратное.

Площадь на диаграмме управляемости, ограниченная вертикальными прямыми, проведенными через точки + и - , и участками ветвей диаграммы, называется зоной неустойчивости. В пределах этой зоны каждому углу перекладки руля соответствуют две траектории с кривизной разного знака. По каждой из этих траекторий судно способно совершать устойчивое движение. Каждому углу перекладки в пределах зоны соответствует еще одна траектория, кривизна которой определяется штриховой линией. Однако движение по этой траектории не является устойчивым. Для его поддержания необходимо непрерывное регулирование за счет перекладок руля. Изложенное выше показывает, что диаграмма управляемости дает информацию не только о поворотливости, характеризуемой кривизной траектории, но также и об устойчивости на курсе.

28. Швидкість і кут дрейфу при циркуляції.

Движение судна с переложенным рулем по криволинейной траектории называют циркуляцией. (Разные точки корпуса судна во время циркуляции движутся по разным траекториям, поэтому, если специально не оговаривается, под траекторией судна -подразумевается траектория его ЦТ.)

При таком движении нос судна направлен внутрь циркуляции, а угол а₀ между касательной к траектории ЦТ и диаметральной плоскостью (ДП) называется угломдрейфа на циркуляции.

Центр кривизны данного участка траектории называют центром циркуляции (ЦЦ), а расстояние от ЦЦ до ЦТ (точка О) - радиусом циркуляции.

На рисунке видно, что различные точки по длине судна движутся по траекториям с разными радиусами кривизны при общем ЦЦ и имеют разные углы дрейфа. Для точки, рас­положенной в кормовой оконечности, радиус циркуляции и угол дрейфа — максимальны. На ДП судна имеется особая точка— полюс поворота (ПП), которой угол дрейфа равен нулю, Положение ПП, определяемое перпендикуляром, опущенным из ЦЦ на ДП, сме­щено от ЦТ по ДП в нос приблизительно на 0,4 длины судна; величина такого смещения на различных судах изменяется в небольших пределах. Для точек на ДП, расположенных по разные стороны от ПП, углы дрейфа имеют противоположные знаки. Угловая скорость судна в процессе циркуляции сначала быстро возрастает, достигает максимума, а затем, по мере смещения точки приложения силы Y_o в сторону кормы, несколько снижается. Когда моменты сил Р_уиY_o уравновесят друг друга, угловая скорость приобретает установившееся значение. С погрешностью ±5% можно' считать, что скорость транспортных судов на циркуляции с рулем на борту при повороте на 60° составляет 80%, на 90°—73%, на 180° — 58% перво­начальной.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: