Veličina centrifugalne sile tokom cirkulacije posude zavisi. Cirkulacija se obično dijeli na tri perioda: manevarski, evolucijski i stabilan. Promjer cirkulacije opisan stražnjim krajem

Ako se oštrica kormila ukloni iz središnje ravnine (DP) plovila, tada će se plovilo kretati po zakrivljenoj putanji. Ova putanja, opisana težištem broda, naziva se cirkulacija.

Postoje četiri perioda cirkulacije: preliminarni, manevarski, evolucijski i stabilni promet.

Preliminarni period je vrijeme od trenutka kada je naredba data kormilaru do početka pomicanja kormila.

Period manevrisanja je vrijeme od trenutka kada se kormilo počne pomicati do trenutka kada se završi.

Period evolucije je vrijeme od trenutka kada volan prestaje sa prebacivanjem do trenutka kada elementi kretanja poprime stabilan karakter.

Period stabilne cirkulacije je od trenutka kada se centar gravitacije broda kreće duž zatvorene krivulje.

U početnom, evolucionom periodu cirkulacije, na lopaticu kormila, uklonjenu iz DP, deluje hidrodinamička sila, čija je jedna od komponenti usmerena okomito na DP, i izaziva drift broda. Pod djelovanjem zaustavljanja propelera i bočne sile, brod se kreće naprijed i pomiče se u smjeru suprotnom od kormila. Stoga, uz zanošenje, dolazi do obrnutog pomaka plovila u smjeru suprotnom od skretanja. Putanja cirkulacije je iskrivljena u prvom trenutku. Obrnuti pomak se smanjuje kako se centrifugalna sila inercije povećava, primijenjena na težište posude i usmjerena prema vani okreni se. Obrnuti pomak vodi posudu izvan cirkulacije. I iako ne prelazi polovinu širine plovila, mora se uzeti u obzir, posebno kada oštra skretanja u skučenosti.

U periodu stabilnog kruženja, momenti sila koje djeluju na kormilo i trup broda su uravnoteženi i brod se kreće u krug. Do kršenja parametara kretanja broda može doći kada se promijeni ugao kormila, brzina broda ili pod utjecajem vanjskih sila.

Glavni elementi cirkulacije plovila su prečnik i period. Promjer cirkulacije karakterizira upravljivost plovila. Postoje taktički prečnik cirkulacije Dt i stabilni prečnik cirkulacije Dc (Sl. 163).

Taktički promjer cirkulacije Dt - ovo je rastojanje između početnog kursa broda i nakon njegovog okretanja za 180° i iznosi 4-6 dužina pomorskih transportnih brodova.

Prečnik stabilne cirkulacije Dc - Ovo je prečnik kružnice po kojoj se težište broda kreće tokom stabilne cirkulacije.

Taktički promjer cirkulacije je otprilike 10% veći od promjera stabilne cirkulacije.

Promjer cirkulacije ovisi o mnogo faktora: dužina, širina, gaz, opterećenje, brzina plovila, trim, kotrljanje, strana i ugao polaganja, broj propelera i kormila itd.

Kada cirkuliše. DP plovila ne podudara se s tangentom krivolinijske putanje centra gravitacije. Kao rezultat, formira se ugao zanošenja R. Pramac plovila se kreće unutar krivulje cirkulacije, a krma se pomiče prema van. Kako se brzina povećava, ugao zanošenja se povećava i obrnuto. Zbog prisustva ugla zanošenja, posuda u cirkulaciji zauzima traku vode veću od svoje veličine. Navigatori to moraju uzeti u obzir prilikom manevrisanja i prolaska u skučenim navigacijskim uvjetima.

Sljedeći element koji karakterizira upravljivost plovila je period cirkulacije. Ovo je vrijeme potrebno da se brod okrene za 360°. Zavisi od brzine plovila i kuta kormila. Sa povećanjem brzine i ugla kormila, period cirkulacije se smanjuje. Kada se kormilo pomakne, brod se u početku kotrlja u smjeru skretanja. Nestaje na početku kretanja u cirkulaciji i daljim kretanjem brod počinje da se kotrlja u suprotnom smjeru od skretanja. To se objašnjava činjenicom da u početku na brod djeluje moment nagiba M"cr, proizilaze iz sile R - pritisak vode na lopaticu kormila i sila R bočni otpor (sl. 164). Kako se posuda dalje okreće, na nju počinje djelovati centrifugalna sila inercije DO, primijenjena na težište plovila (G) i usmjerena na vanjsku stranu zavoja, a sila bočnog otpora R. Ove dvije sile formiraju trenutak M"cr, znatno veći od M"cr, koji naginje brod na stranu suprotnu od pomaknutog kormila (suprotna strana skretanja). Gornje objašnjenje je pojednostavljeno. U stvarnosti, raspodjela sila tokom zavoja je složenija.

Djelovanje sila na cirkulaciju

Definicija cirkulacijskih elemenata

Određivanje cirkulacionih elemenata može se vršiti na više načina: pomoću radara, faznog RNS-a, plutajućih objekata, na trasama, po dva horizontalna ugla, po ležaju i vertikalnom uglu itd.

Elementi cirkulacije određuju se empirijski za glavne režime rada glavnog motora (pun, srednji, mali, najmanji), pri skretanju kroz lijevu i desnu stranu, u balastnom stanju i pri punom opterećenju.

Agilnost plovila znači njegovu sposobnost da mijenja smjer kretanja pod utjecajem kormila (komandi) i kreće se duž putanje određene zakrivljenosti. Kretanje plovila s kormilom pomaknutim duž zakrivljene putanje naziva se cirkulacija. (Različite tačke trupa broda tokom kruženja kreću se različitim putanjama, stoga, osim ako nije posebno navedeno, putanja broda znači putanju njegovog CG.)

Takvim kretanjem pramac plovila (slika 1) usmjerava se u cirkulaciju, a ugao a 0 između tangente na putanju CG i središnje ravnine (DP) naziva se ugao zanošenja na cirkulaciju.

Centar zakrivljenosti ovog dijela putanje naziva se centar cirkulacije (CC), a udaljenost od CC do CG (tačka O) - radijus cirkulacije.

Na sl. 1 može se vidjeti da se različite točke duž dužine plovila kreću duž putanja s različitim polumjerima zakrivljenosti sa zajedničkim težištem i imaju različite uglove povlačenja. Za tačku koja se nalazi na stražnjem kraju, radijus cirkulacije i ugao zanošenja su maksimalni. Na DP plovilo ima posebnu tačku - okretni stub(PP), za koji je ugao zanošenja jednak nuli, Položaj PP, određen okomom spuštenom iz CC na DP, pomiče se od CG duž DP do pramca za približno 0,4 dužine broda ; Veličina ovog pomaka varira u malim granicama na različitim plovilima. Za tačke na DP koje se nalaze na suprotnim stranama PP, uglovi pomeranja imaju suprotne predznake. Ugaona brzina plovila tijekom procesa cirkulacije prvo brzo raste, dostiže maksimum, a zatim, kako se točka primjene sile Y o pomiče prema krmi, lagano opada. Kada se momenti sila P y i Y o uravnoteže, ugaona brzina poprima stabilnu vrijednost.

Kruženje plovila podijeljeno je u tri perioda: manevarski, jednak vremenu pomjeranja kormila; evolucijski - od trenutka pomicanja kormila do trenutka kada linearna i ugaona brzina plovila poprime stabilne vrijednosti; stabilan - od kraja evolucijskog perioda dok volan ne ostane u pomaknutom položaju. Elementi koji karakterišu tipičnu cirkulaciju su (slika 2):

-nastavak l 1- udaljenost za koju se težište broda pomiče u smjeru početnog kursa od trenutka pomjeranja kormila do promjene kursa za 90°;

- pomak naprijed l 2- udaljenost od linije prvobitnog kursa do centra gravitacije broda u trenutku kada se njegov kurs promijenio za 90°;

-obrnuta pristranost l 3- udaljenost za koju se, pod utjecajem bočne sile kormila, težište broda pomiče s prvobitne linije kursa u stranu, suprotnom smjeru okretanje;

-taktički promjer cirkulacije D T- najkraća udaljenost između DP plovila na početku skretanja i njegovog položaja u trenutku promjene kursa za 180°;

- prečnik usta stabilne cirkulacije D- udaljenost između pozicija DP plovila za dva uzastopna kursa, koji se razlikuju za 180°, uz ravnomjerno kretanje.

Nemoguće je odrediti jasnu granicu između evolucijskog perioda i uspostavljene cirkulacije, jer se promjena elemenata kretanja postepeno gasi. Uobičajeno, možemo pretpostaviti da nakon rotacije od 160-180°, kretanje poprima karakter blizak stabilnom stanju. Stoga se praktično manevrisanje plovilom uvijek odvija u nestabilnim uvjetima.

Pogodnije je cirkulacijske elemente tokom manevriranja izraziti u bezdimenzionalnom obliku - u dužinama tijela:

u ovom obliku lakše je uporediti agilnost različitih plovila. Što je manja bezdimenzionalna vrijednost, to je bolja agilnost.

Cirkulacijski elementi konvencionalnog transportnog broda za dati ugao kormila su praktički nezavisni od početne brzine pri stacionarnom radu motora. Međutim, ako povećate brzinu propelera prilikom pomicanja kormila, brod će napraviti oštriji zaokret. , nego sa konstantnim režimom rada glavnog motora (MA).

U prilogu su dva crteža.

Promjena opterećenja motora tijekom ubrzanja broda može se ilustrovati na Sl. 2.19. U instalaciji s direktnim prijenosom na propeler fiksnog koraka, u nedostatku kvačila za otpuštanje, tijekom pokretanja motora, propeler se istovremeno počinje okretati. U prvom trenutku brzina broda je blizu nule, tako da će opterećenje dizel motora varirati ovisno o karakteristika priveznog vijka sve dok se ne ukrsti sa regulatornom karakteristikom motora (odjeljak 1-2), što odgovara određenom položaju kontrolne poluge regulatora za sve modove. Nadalje, kako se brzina plovila povećava, opterećenje se smanjuje prema regulatornoj karakteristici motora (odjeljak 2-3). U tački 3 brod završava ubrzanje do određene brzine vijak karakteristika II. Daljnje ubrzanje do postizanja potrebne brzine plovila vrši se prema karakteristikama vijka (odjeljci 3-5 ÷ 13-14). pozicije koje odgovaraju regulatornim karakteristikama motora. Tipično, na svakoj međupoziciji regulatorne karakteristike motora, potrebno je kašnjenje kako bi se postigla odgovarajuća brzina plovila i utvrdilo termičko stanje motora. Zasjenjena područja odgovaraju dodatnom radu motora koji je potreban za ubrzanje broda. Postepeno ubrzanje plovila omogućava manji rad motora i eliminira mogućnost preopterećenja motora.

Rice. 2.19. Promjena opterećenja motora tijekom ubrzanja broda

U slučajevima hitnog ubrzanja plovila, kontrolna ručka regulatora za sve režime, nakon pokretanja motora, odmah se pomiče iz položaja u položaj koji odgovara nazivnoj brzini rotacije radilice. Rail pumpa za gorivo Regulator pomiče ventil visokog pritiska u položaj koji odgovara maksimalnom dovodu goriva. To dovodi do činjenice da se promjena efektivne snage i brzine rotacije radilice tijekom perioda ubrzanja događa duž strmije karakteristike vijka (na slici 2.19 - duž karakteristike koja odgovara relativnoj brzini plovila = 0,4). U tački 15, motor dostiže eksternu nazivnu brzinu karakterističnu za motor. Daljnjim ubrzanjem plovila, opterećenje motora će se mijenjati u skladu s vanjskom nazivnom brzinom koju karakterizira motor (odjeljak 15-14). Točka 14 karakterizira opterećenje motora na kraju ubrzanja broda.

Na sl. Slika 2.19 prikazuje dinamiku promjene opterećenja motora pri ubrzanju plovila pod pretpostavkom da će u jednom slučaju (sa sporim ubrzanjem plovila) opterećenja uglavnom biti određena položajem karakteristike vijka, a sa brzim ubrzanjem plovila motor će dostići vanjsku nazivnu brzinu. U ovom slučaju, motor je preopterećen u smislu efektivnog obrtnog momenta.

Iznad smo razmatrali način ubrzanja u prisustvu fiksnog propelera. Instalacija s propelerom osigurava brže ubrzanje plovila zbog mogućnosti potpunog korištenja efektivne snage motora i dobivanja većih vučnih karakteristika plovila.

Radni uvjeti motora za vrijeme ubrzanja broda zavise od načina kontrole dovoda goriva i od zakona kretanja komandi motora.

Promjena opterećenja motora tokom cirkulacije posude. Prema prirodi utjecaja opterećenja na glavne motore, cijeli cirkulacijski manevar plovila treba podijeliti na dionice ulaza i izlaza iz cirkulacije i dio kretanja sa konstantnim radijusom cirkulacije. U prva dva dijela, motori rade u nestabilnim režimima uzrokovanim promjenama brzine broda, ugla zanošenja i kuta kormila. Zadržavajući radijus cirkulacije, motori rade u stacionarnim režimima, koji se, međutim, razlikuju od onih koji su se dogodili tokom kretanja broda naprijed. Za vrijeme cirkulacije, posuda se kreće ne samo po polumjeru, već i sa zanošenjem; njegova brzina pada pri istoj brzini rotacije osovine propelera, propeleri rade u kosom toku vode, a njihova efikasnost se smanjuje. S tim u vezi povećava se opterećenje motora. Povećanje opterećenja motora ovisi o brzini, obliku trupa broda, dizajnu kormila i kutu njihovog pomaka.

Krivolinijska putanja kretanja težišta G kada se volan pomeri pod određenim uglom i zadrži u tom položaju naziva se cirkulacija

Postoje 4 perioda cirkulacije:

Preliminarni period- vrijeme od trenutka davanja komande kormilaru do početka pomicanja kormila.
Period manevarske cirkulacije- određuje se početkom i krajem smjene kormila. one. vremenski se poklapa sa trajanjem promjene kormila.
Evolucijski period cirkulacije- počinje od trenutka kada je upravljanje završeno i završava se kada elementi kretanja poprime stabilan karakter.
Stalni period cirkulacije- počinje od trenutka kada se težište kreće duž zatvorene prave linije, sa volanom u stalnom položaju.

Elementi kretanja plovila po cirkulaciji: dt - taktički promjer cirkulacije; Dc je prečnik uspostavljene cirkulacije; l 1 - produženje - udaljenost između položaja težišta plovila u početnom trenutku cirkulacije i nakon okretanja za 90°: l 2 - obrnuti pomak; l 3 - pomak naprijed - udaljenost od linije prvobitnog kursa do centra gravitacije plovila nakon zaokreta od 90°. B-ugao zanošenja

U početnom, evolucijskom periodu cirkulacije, hidrodinamička sila djeluje na lopaticu kormila, uklonjenu iz DP-a, čija je jedna od komponenti usmjerena okomito na DP, i uzrokuje zanošenje broda. Pod djelovanjem zaustavljanja propelera i bočne sile, brod se kreće naprijed i pomiče se u smjeru suprotnom od kormila. Stoga, uz zanošenje, dolazi do obrnutog pomaka plovila u smjeru suprotnom od skretanja. Putanja cirkulacije je iskrivljena u prvom trenutku. Obrnuti pomak se smanjuje kako se centrifugalna sila inercije povećava, primijenjena na težište plovila i usmjerena prema vanjskoj strani zavoja. Obrnuti pomak vodi posudu izvan cirkulacije. I premda ne prelazi polovicu širine plovila, mora se uzeti u obzir, posebno pri oštrim skretanjima u uskim područjima.

Glavni elementi cirkulacije plovila su prečnik i period. Promjer cirkulacije karakterizira upravljivost plovila. Postoje taktički promjer cirkulacije Dt i stabilni cirkulacijski promjer Dc.

Taktički promjer cirkulacije Dt je udaljenost između početnog kursa plovila i nakon njegovog okretanja za 180° i iznosi 4-6 dužina brodova za pomorski transport.

Prečnik stabilne cirkulacije Dc je prečnik kružnice po kojoj se težište broda kreće tokom stabilne cirkulacije. Taktički promjer cirkulacije je otprilike 10% veći od promjera stabilne cirkulacije.

Promjer cirkulacije ovisi o mnogo faktora: dužina, širina, gaz, opterećenje, brzina plovila, trim, kotrljanje, strana i ugao polaganja, broj propelera i kormila itd.

Sljedeći element koji karakterizira upravljivost plovila je period cirkulacije. Ovo je vrijeme potrebno da se brod okrene za 360°. Zavisi od brzine plovila i kuta kormila. Sa povećanjem brzine i ugla kormila, period cirkulacije se smanjuje. Kada se kormilo pomakne, brod se u početku kotrlja u smjeru skretanja. Nestaje na početku kretanja u cirkulaciji i daljim kretanjem brod počinje da se kotrlja u suprotnom smjeru od skretanja. Ovo se objašnjava činjenicom da na brod u početku djeluje moment nagiba M"cr, koji proizlazi iz sile P - pritiska vode na lopaticu kormila i sile R bočnog otpora. Daljnjom rotacijom broda, Na njega počinje djelovati centrifugalna sila inercije K primijenjena na težište broda G) i usmjerena na vanjsku stranu zavoja, te sila bočnog otpora R. Ove dvije sile tvore moment M"cr, značajno. veći od M"cr, što brod otkotrlja na stranu suprotnu od pomaknutog kormila (suprotna strana skretanja).

Možda bi bilo korisno pročitati: