Care este bordura unei nave? Stabilitate longitudinală și tăiere
Stabilitatea, care se manifestă în timpul înclinărilor longitudinale ale navei, adică în timpul trimului, se numește longitudinală.
Orez. 1
În ciuda faptului că unghiurile de tăiere ale vasului ajung rareori la 10 grade și sunt de obicei de 2 - 3 grade, înclinarea longitudinală duce la tăieturi liniare semnificative cu o lungime mare a vasului. Astfel, pentru o navă cu lungimea de 150 m, un unghi de înclinare de 1 0 corespunde unui trim liniar egal cu 2,67 m. În acest sens, în practica operațiunii navelor, aspectele legate de trim sunt mai importante decât aspectele de asie longitudinală. stabilitatea, deoarece navele de transport cu rapoarte normale stabilitatea longitudinală este întotdeauna pozitivă.
Când nava este înclinată longitudinal la un unghi Ψ în jurul axei transversale a Ts.V. se va deplasa din punctul C în punctul C1 și forța de susținere, a cărei direcție este normală cu linia de plutire existentă, va acționa sub un unghi Ψ față de direcția inițială. Liniile de acțiune ale direcției inițiale și ale noii forțe de sprijin se intersectează într-un punct. Punctul de intersecție a liniei de acțiune a forțelor de susținere la o înclinare infinitezimală în plan longitudinal se numește metacentrul longitudinal M.
Raza de curbură a curbei de deplasare C.V. în plan longitudinal se numește raza metacentrică longitudinală R, care este determinată de distanța de la metacentrul longitudinal la CV.
Formula de calcul a razei metacentrice longitudinale R este similară cu raza metacentrică transversală: R = I F /V, unde I F este momentul de inerție al ariei liniei de plutire față de axa transversală care trece prin centrul său de greutate. (punctul F); V este deplasarea volumetrică a vasului.
Momentul de inerție longitudinal al zonei liniei de plutire IF este semnificativ mai mare decât momentul transversal de inerție I X . Prin urmare, raza metacentrică longitudinală R este întotdeauna semnificativ mai mare decât raza transversală r. Se presupune aproximativ că raza metacentrică longitudinală R este aproximativ egală cu lungimea vasului.
Principiul de bază al stabilității este că momentul de redresare este momentul perechii formate din forța greutății vasului și forța de susținere. După cum se poate observa din figură, ca urmare a aplicării unui moment extern care acționează în DP, numit moment de trim Mdif, nava a primit o înclinare la un mic unghi de trim Ψ. Concomitent cu apariția unghiului de tăiere, apare un moment de restabilire MΨ, care acționează în direcția opusă acțiunii momentului de tăiere.
Înclinarea longitudinală a navei va continua până când suma algebrică a ambelor momente devine egală cu zero. Deoarece ambele momente acționează în direcții opuse, condiția de echilibru poate fi scrisă ca o egalitate:
M d și f = M Ψ
Momentul de restabilire în acest caz va fi:
M Ψ = D ‘ G K 1 (1)
- unde GK1 este brațul acestui moment, numit braț de stabilitate longitudinală.
Din triunghiul dreptunghic G M K1 obținem:
G K 1 = M G sin Ψ = H sin Ψ (2)
Valoarea MG = H inclusă în ultima expresie determină cota metacentrului longitudinal deasupra temperaturii centrale. a vasului si se numeste inaltime metacentrica longitudinala. Înlocuind expresia (2) în formula (1), obținem:
M Ψ = D ‘ H sin Ψ (3)
Unde produsul D'H este coeficientul de stabilitate longitudinală. Ținând cont de faptul că înălțimea metacentrică longitudinală H = R - a, formula (3) poate fi scrisă ca:
M Ψ = D ‘ (R - a) sin Ψ (4)
- unde a este cota temperaturii centrale. nava peste Ts.V.
Formulele (3), (4) sunt formule metacentrice pentru stabilitatea longitudinală. Datorită dimensiunii mici a unghiului de tăiere în formulele indicate, în loc de sinΨ, puteți înlocui unghiul Ψ (în radiani) și apoi:
M Ψ = D ' · H · Ψ și l și M Ψ = D ' · (R - a) · Ψ .
Deoarece raza longitudinală metacentrică R este de multe ori mai mare decât transversala r, înălțimea metacentrică longitudinală H a oricărui vas este de multe ori mai mare decât transversala h, prin urmare, dacă vasul are stabilitate laterală, atunci stabilitatea longitudinală este garantată.
Trim și unghiul de tăiere a navei
În practica calculării înclinării unei nave în planul longitudinal, asociată cu determinarea trimului, în locul trimului unghiular, se obișnuiește să se utilizeze un trim liniar, a cărui valoare este definită ca diferența dintre pescajul prova și pupa vasului, adică d = T H - T K .
Orez. 2 Trima este considerată pozitivă dacă pescajul navei la prova este mai mare decât la pupa; trim la pupa este considerat negativ. În cele mai multe cazuri, navele navighează cu trim spre pupa. Să presupunem că o navă care plutea pe o chilă uniformă de-a lungul liniei de plutire a liniei aeriene, sub influența unui anumit moment, a primit un trim și noua sa linie de plutire efectivă a luat poziția B 1 L 1. Din formula pentru momentul de restaurare avem:
Ψ = M Ψ D ‘ H
Să trasăm o linie punctată AB, paralelă cu VL, prin punctul de intersecție al perpendicularei pupei cu B 1 L 1. Trimul d este determinat de catetul BE al triunghiului ABE. De aici:
t g Ψ = Ψ = d / L
Comparând ultimele două expresii, obținem:
d L = M Ψ D ‘ · H , de aici M Ψ = d L · D ‘ · H
Schimbarea trimului în timpul mișcării longitudinale a sarcinii
Să luăm în considerare metodele de determinare a pescajului unei nave sub influența unui moment de tăiere rezultat din mișcarea încărcăturii pe direcția longitudinală-orizontală.
Orez. 3 Să presupunem că o sarcină cu greutatea P este deplasată de-a lungul navei la o distanță ιx. Mișcarea încărcăturii, așa cum sa indicat deja, poate fi înlocuită prin aplicarea unor forțe asupra navei. În cazul nostru, acest moment va fi diferențiator și egal: M diff = P · l X · cosΨ. Ecuația de echilibru pentru mișcarea longitudinală a unei sarcini (egalitatea momentelor de tăiere și de restabilire) are forma:
Р l x cos Ψ = D ‘ H sin Ψ
- Unde:
t g ψ = P I X D ‘ H
Deoarece mici înclinări ale vasului apar în jurul unei axe care trece prin C.T. suprafața liniei de plutire (t.F), se pot obține următoarele expresii pentru modificări ale pescajului prova și pupa:
∆ T H = (L 2 - X F) t g ψ = P I X D ‘ H (L 2 - X F)
∆ T H = (L 2 + X F) t g ψ = — P I X D ‘ H (L 2 + X F)
În consecință, pescajele la prua și la pupa atunci când se deplasează încărcătura de-a lungul navei vor fi:
T n = T + ∆ T n = T + P I x D ‘ H (L 2 - X F)
T k = T + ∆ T k = T + P I x D ‘ H (L 2 - X F)
Dacă luăm în considerare că tan Ψ = d/L și că D’ · H · sin Ψ = МΨ, putem scrie:
T n = T + P I x 100 M 1 s m (1 2 - X F L)
T k = T - P I x 100 M 1 s m (1 2 + X F L)
- unde T este pescajul navei atunci când este poziționată pe o chilă uniformă;
- M 1cm - moment care taie nava cu 1 cm.
Valoarea abscisei X F se găsește din „curbele elementelor desenului teoretic”, și este necesar să se țină cont cu strictețe de semnul din fața lui X F: atunci când punctul F este situat înainte de secțiunea mediană, valoarea X F este considerat pozitiv, iar atunci când punctul F este situat în spatele secțiunii mediane - negativ.
Pârghia X este de asemenea considerată pozitivă dacă sarcina este transferată spre prova navei; la transferul sarcinii la pupa, bratul l X este considerat negativ.
Amploarea modificărilor în pescajul capetelor ca urmare a primirii a 100 de tone de marfă
Cele mai utilizate sunt cântarele și tabelele de modificări ale tirajului prova și pupa de la primirea unei singure sarcini, a cărei masă, în funcție de deplasare, este selectată egală cu 10, 25, 50, 100, 1000 de tone. Construcția unor astfel de cântare și tabele se bazează pe următoarele considerații. Modificarea pescajului capetelor navei la primirea mărfurilor constă într-o creștere a pescajului mediu cu valoarea ΔТ și o modificare a pescajului capetelor ΔТ H și ΔТ K. Valoarea lui ΔТ nu depinde de locația încărcăturii acceptate, iar valorile ΔТ H și ΔТ K pentru un pescaj dat și o masă fixă de marfă P se vor schimba proporțional cu abscisa C.T. marfa acceptata Chr. Prin urmare, folosind această dependență, este suficient să calculați modificările în pescajul capetelor de la primirea încărcăturii, mai întâi în zona prova și apoi pe perpendicularele pupei și să construiți o scară sau un tabel de modificări ale pescajului. capetele navei de la primirea unei încărcături cântărind, de exemplu, 100 de tone. Valorile ΔТ, ΔТ H, ΔТ K sunt calculate folosind formule.
Pe baza creșterilor rezultate ale pescajului capetelor navei, construim un grafic al modificărilor acestor pescaj de la primirea încărcăturii specificate.
Pentru a face acest lucru, pe linia dreaptă a - b marchem poziția cadrului din mijlocul navei și trasăm jumătate din lungimea navei pe scara selectată la dreapta (la prova) și la stânga (la pupa). Din punctele obținute restabilim perpendicularele pe dreapta a - b. Pe perpendiculara arcului punem în sus segmentul b - c, înfățișând pe scara selectată modificarea calculată a pescajului de către nas la primirea unei sarcini în prova. În mod similar, pe perpendiculara pupei așezăm segmentul a - d, ilustrând modificarea calculată a pescajului de către prova la preluarea sarcinii în pupă. Prin conectarea punctelor drepte c - d, obținem un grafic al modificării pescajului de la prova de la primirea unei sarcini cu o greutate de 100 de tone.
Orez. 4 ATn = + 24 s m = 0,24 m;
Δ T k = + 4 s m = 0,04 m
În același mod, este construit un grafic al modificărilor în pescajul pupei navei de la primirea mărfii. Aici, segmentul b - d pe scara acceptată ilustrează modificarea pescajului de către pupa atunci când se primește o sarcină de 100 de tone în prova și segmentul a - e - când se primește o sarcină în pupă.
Calibrăm cântarele. Deasupra graficului (sau dedesubt) desenăm două linii drepte pentru a trasa scara de pescaj: cea superioară pentru prova și cea inferioară pentru pupa. Pe fiecare dintre ele se marchează punctele corespunzătoare diviziunilor 0 (poziția lor este determinată de punctele de intersecție ale dreptei a - b cu graficele c - d și f - e, adică punctele g - p). Apoi, între linia a - b și graficele c - d și ed, selectăm astfel de segmente, a căror lungime pe scara acceptată ar fi egală cu 30 sau 10 cm de modificare a precipitațiilor. La calibrarea scalei „nasului”, astfel de segmente vor fi segmente s - i și cl. Drept urmare, obținem 30 și 10 pe scara de împărțire. Împărțim distanțele dintre 0 și 10, 10 și 20 în 10 părți egale. Dimensiunile acestor diviziuni pe ambele secțiuni ale scalei ar trebui să fie aceleași.
Folosind graficul e - e, într-un mod similar construim o scară pentru pescaj de la pupa. În calculele practice, se construiesc mai multe scale de modificări ale pescajului capetelor de la primirea a 100 de tone de marfă. Cel mai adesea, cântarele sunt construite pentru trei pescari (deplasări): pescajul unei nave goale, pescajul unei nave cu sarcină completă și intermediar.
Scale, diagrame sau tabele de modificări ale pescajului capetelor unei nave de la primirea unei încărcături unitare (de exemplu, 100 de tone) pot avea un aspect foarte diferit. Mai jos sunt prezentate mai multe astfel de exemple în figurile 5-7.
Orez. 5 Curbe de modificări ale pescajului capetelor de la primirea a 100 de tone de marfă, combinate cu punctele corespunzătoare de pe navă 
Orez. 6 Amploarea modificărilor în pescajul capetelor navei de la primirea a 100 de tone de marfă, combinată cu punctele corespunzătoare de pe navă 
Orez. 7 Lectură recomandată:
Atunci când se operează o navă cu deplasare, monitorizarea trimului de rulare este la fel de importantă ca și pe o navă de planare.
Nu este întotdeauna posibil să aranjați o navă în timpul proiectării și să o încărcați atunci când veleți, astfel încât să asigurați o aliniere optimă și un trim optim. După cum se știe, reglajul excesiv de rulare duce la o pierdere a vitezei și înrăutățește performanța economică.
Am întâmpinat această problemă când am început să testez barca mea de deplasare „Duckling”, transformată dintr-una mică (nr. 1) barcă de salvare(lungime - 4,5 m; latime - 1,85 m). De îndată ce am dat accelerația maximă motorului SM-557L, așezarea pupei a crescut imediat la valori care depășesc în mod clar 5-6° permise: formarea valurilor a crescut, dar viteza nu a crescut.
Am început să caut o modalitate de a reduce trimul de rulare. Prin analogie cu bărcile de mare viteză, am decis să folosesc plăci de traversă. Am decupat două plăci de traversă de forme diferite, cu unghiuri variabile de înclinare din placaj coquelizat și le-am testat una câte una pe „Rățușcă”. Primele rezultate au arătat că la unghiuri mici de înclinare plăcile sunt ineficiente, iar la unghiuri mari, tăierea este într-adevăr redusă, dar în același timp încep să funcționeze ca o frână. Când navighează pe un val următor, apare o viciune puternică din cauza plăcilor; în sens invers, placa blochează fluxul de apă către elice. Oricum ar fi, dar având o putere de 13,5 CP. s., nu se putea atinge o viteză peste 10 km/h nici cu plăci, nici fără. Viteza relativă - numărul Froude de-a lungul lungimii - a fluctuat undeva în jurul valorii de 0,4.
După încercări nereușite ale plăcilor de traversă, am decis să încerc să instalez pe elice un accesoriu inel cu profil special. Duza care deviază jetul în jos de la elice, conform calculelor mele, ar fi trebuit nu numai să creeze o ridicare suplimentară pe carenă, reducând trimul de rulare, dar și să mărească în același timp eficiența elicei, deoarece SM- Motorul 557L dezvoltă prea multe rotații pentru viteza posibilă.
Arborele elicei Utenka are o înclinare față de linia verticală de aproximativ 8°. Partea frontală a duzei - de la marginea nasului până la planul discului elicei - este realizată coaxial cu arborele elicei. În planul discului elicei, linia axială a duzei are o îndoire - este înclinată în jos cu 8° (aici unghiul de înclinare față de linia verticală este deja de 16°).
După cum se poate vedea din diagramă, în spatele planului discului șurub din partea superioară a duzei, generatoarea sa internă arată ca o linie dreaptă. Forța rezultată P c se descompune în forța de împingere și forța de ridicare. Forța de împingere a fost măsurată cu un dinamometru și s-a dovedit a fi egală cu 200 kgf. Forța de ridicare P p, care reduce direct trimul de rulare, este aproximativ egală cu 57 kgf.
Acum despre realizarea duzei. Lamele trapezoidale au fost tăiate din spumă de polistiren, care au fost apoi lipite într-un cilindru folosind lipici epoxidic. Prelucrarea a fost efectuată cu un cuțit ascuțit și ramă și verificarea profilului folosind șabloane. Exteriorul duzei finite a fost acoperit cu două straturi de fibră de sticlă cu lipici epoxidic. Suprafața interioară a duzei este acoperită cu chit epoxidic, în care se freacă grafit în fulgi pentru a reduce frecarea.
Două unghiuri de aluminiu sunt fixate în partea de sus și de jos, strânse cu șuruburi M6. Aceste șuruburi și curele circulare realizate din cablu de oțel de 0 2 mm fixează în siguranță duza și pătratele într-o singură bucată. Capetele din față ale pătratelor sunt atașate de stâlpul pupa, capetele din spate de stâlpul cârmei (stâlp ruder).
Capetele palelor elicei sunt tăiate la diametrul interior al duzei cu un spațiu inelar de 2-3 mm.
Am finalizat deja cu succes două navigații cu atașamentul „Rățușcă”. În această perioadă s-au stabilit următoarele:
- viteza crescuta de la 10 la 12 km/h (numar Froude aprox. 0,5);
- trimul de rulare este practic absent;
- chiar și pe un val care urmează abrupt, barca se supune bine cârmei, iar elicea aproape că nu este expusă;
- Barca se mișcă fiabil și se supune în mod satisfăcător cârmei în marșarier.
Instalarea unui motor exterior pe orice barcă cu deplasare, fie că este vorba despre un fofan, un tuzik sau un yawl cu patru vâsle, provoacă întotdeauna o tăiere puternică a pupei, care crește odată cu creșterea vitezei. Într-un articol despre barca Pella, s-a remarcat că viteza acesteia sub motorul Veterok (8 CP) este de 9,16 km/h când șoferul stă pe malul pupa și de 11,2 km/h când stă în nas. Iată un indicator clar al modului în care trimul de rulare afectează viteza. Dar există și alte dezavantaje ale unei astfel de aterizări. Este suficient să trasezi mental o linie dreaptă din ochii cârmaciului care stă la pupa înainte prin punctul de sus al tijei pentru a te asigura că obiectele de pe apa din față nu sunt vizibile pentru el. Cu o vizibilitate atât de slabă de-a lungul cursului, operarea oricărei nave este interzisă. Se pot propune două variante; pune înăuntru arc balast pentru barcă sau instalați un accesoriu pe elice.
Dacă fabricile producătoare de motoare exterioare stăpânesc producția de duze profilate anti-trim, se va economisi multă benzină și, cel mai important, condițiile de funcționare ale ambarcațiunilor se vor îmbunătăți și siguranța navigației va crește; în orice caz, riscul de coliziune cu obstacole plutitoare va fi redus.
Despre stabilitatea unei nave de marfă în mișcare influență mare incarcarea are. Conducerea unei ambarcațiuni este mult mai ușoară atunci când aceasta nu este complet încărcată. O navă care nu are deloc încărcătură este mai ușor controlată de cârmă, dar, deoarece elicea navei este situată aproape de suprafața apei, a crescut viciul.
Atunci când acceptă încărcătură și, prin urmare, crește pescajul, nava devine mai puțin sensibilă la interacțiunea vântului și a valurilor și este menținută mai constant pe cursă. Poziția carenei față de suprafața apei depinde și de sarcină. (adică nava are o listă sau aranjare)
Momentul de inerție al masei navei depinde de distribuția încărcăturii pe lungimea navei în raport cu axa verticală. Dacă majoritateaîncărcătura este concentrată în calele de la pupa, momentul de inerție devine mare și nava devine mai puțin sensibilă la influențele perturbatoare ale forțelor externe, adică. mai stabil pe parcurs, dar în același timp mai dificil de urmat.
Agilitatea îmbunătățită poate fi obținută prin concentrarea sarcinilor cele mai grele în partea de mijloc a corpului, dar în același timp deteriorarea stabilității mișcării.
Plasarea încărcăturii, în special a greutăților mari, deasupra face ca vasul să se rostogolească și să se rostogolească, ceea ce afectează negativ stabilitatea. În special, prezența apei sub lamelele de santină are un impact negativ asupra controlabilității. Această apă se va mișca dintr-o parte în alta chiar și atunci când cârma este înclinată.
Trima navei înrăutățește raționalizarea carenei, reduce viteza și duce la o deplasare a punctului de aplicare a forței hidrodinamice laterale asupra carenei spre prova sau pupa, în funcție de diferența de pescaj. Efectul acestei deplasări este similar cu o modificare a planului central din cauza unei modificări a zonei valancei de prova sau a lemnului mort de pupa.
Trimurile din pupa mută centrul presiunii hidrodinamice spre pupa, mărește stabilitatea capului și reduce agilitatea. Dimpotrivă, tăierea arcului, în timp ce îmbunătățește agilitatea, înrăutățește stabilitatea cursului.
La tăiere, eficiența cârmelor se poate înrăutăți sau îmbunătăți. La tăierea spre pupă, centrul de greutate se deplasează spre pupă (Fig. 36, a), brațul momentului de direcție și momentul în sine scad, agilitatea se înrăutățește și stabilitatea mișcării crește. Când trim este pe prova, dimpotrivă, când „forțele de direcție” și sunt egale, umărul și momentul crește, astfel încât agilitatea se îmbunătățește, dar stabilitatea cursului devine mai înrăutățită (Fig. 36, b).
Când nava este așezată la prova, manevrabilitatea navei se îmbunătățește, stabilitatea mișcării pe un val care se apropie crește și invers, pe un val care trece apar zgomote puternice ale pupei. În plus, atunci când nava este tăiată la prova, există tendința de a merge în vânt în mișcare înainte și prova încetează să cadă în vânt în sens invers.
Când tăiați la pupa, nava devine mai puțin agilă. Când se îndreaptă înainte, nava este stabilă pe cursă, dar în valuri care se apropie, se îndreaptă cu ușurință din curs.
Cu o asietă puternică la pupa, nava are tendința de a cădea cu prova în vânt. Când merge spre pupa, nava este greu de controlat; se străduiește constant să-și aducă pupa în fața vântului, mai ales când este îndreptată lateral.
Cu o ușoară tăiere a pupei, eficiența propulsoarelor crește, iar viteza majorității navelor crește. Cu toate acestea, o creștere suplimentară a tăierii duce la o scădere a vitezei. Trimul arcului, datorită rezistenței crescute la apă la mișcare, duce de obicei la o pierdere a vitezei înainte.
În practica de navigație, trimul la pupa este uneori creat special la remorcare, la navigarea pe gheață, pentru a reduce posibilitatea deteriorării elicelor și cârmelor, pentru a crește stabilitatea la deplasarea în direcția valurilor și a vântului și în alte cazuri.
Uneori, o navă face o călătorie cu o listă pe o parte. Lista poate fi cauzată de următoarele motive: plasarea necorespunzătoare a încărcăturii, consumul neuniform de combustibil și apă, defecte de proiectare, presiunea laterală a vântului, acumularea de pasageri pe o parte etc.
Fig.36 Efectul trimului Fig. 37 Influența rolului
Roll are un efect diferit asupra stabilității unui vas cu un singur șurub și a unui vas cu două șuruburi. Când se înclină, o navă cu un singur rotor nu merge drept, ci tinde să devieze de la curs în direcția opusă călcâiului. Acest lucru se explică prin particularitățile distribuției forțelor de rezistență la apă la mișcarea vasului.
Când un vas cu un singur șurub se deplasează fără călcare, două forțe și , egale între ele ca mărime și direcție, vor exercita rezistență asupra pomeților ambelor părți (Fig. 37, a). Dacă descompunem aceste forțe în componentele lor, atunci forțele vor fi direcționate perpendicular pe părțile laterale ale pomeților și vor fi egale între ele. În consecință, nava va naviga exact pe cursă.
Când nava se rostogolește pe zona „l” a suprafeței scufundate a barbiei din partea cu călcâi mai multă zonă„p” pomeții unei laturi ridicate. În consecință, china unei laturi cu călcâi va experimenta o rezistență mai mare la apă care se apropie și o rezistență mai mică va fi experimentată de pomeții unei părți ridicate (Fig. 37, b)
În al doilea caz, forțele de rezistență la apă și aplicate unuia și celuilalt pomeți sunt paralele între ele, dar diferite ca mărime (Fig. 37, b). Când descompunem aceste forțe conform regulii paralelogramului în componente (astfel încât una dintre ele să fie paralelă, iar cealaltă să fie perpendiculară pe latură), ne asigurăm că componenta perpendiculară pe latură este mai mare decât componenta corespunzătoare a laturii opuse.
Ca urmare a acestui fapt, putem trage concluzia că prova unui vas cu un singur rotor, atunci când se înclină, se înclină spre partea ridicată (opusă călcâiului), adică. în direcția cea mai mică rezistență la apă. Prin urmare, pentru a menține o navă cu un singur rotor pe cursă, cârma trebuie să fie deplasată în direcția ruliului. Dacă pe o navă cu un singur rotor cu călcâi cârma este în poziția „dreaptă”, vasul va circula în direcția opusă călcâiului. In consecinta, la efectuarea rotatiilor, diametrul de circulatie in sensul rolei creste, in sens opus scade.
La navele cu două șuruburi, viciul este cauzat de efectul combinat al rezistenței frontale inegale a apei la mișcarea carenei de pe părțile laterale ale navei, precum și de mărimea diferită a impactului forțelor de viraj din stânga și motoare potrivite la același număr de rotații.
Pentru un vas fără călcâi, punctul de aplicare a forțelor de rezistență la apă la mișcare este în planul central, astfel încât rezistența pe ambele părți are un efect egal asupra vasului (vezi Fig. 37, a). În plus, pentru un vas care nu are rostogolire, momentele de rotire în raport cu centrul de greutate al vasului, create de împingerea șuruburilor și , sunt practic aceleași, deoarece brațele împingărilor sunt egale și prin urmare .
Dacă, de exemplu, nava are o listă constantă la babord, atunci adâncitura elicei tribord va scădea și adâncitura elicelor pe partea tribord va crește. Centrul de rezistență la apă la mișcare se va deplasa spre partea cu călcâi și va lua o poziție (vezi Fig. 37, b) pe un plan vertical față de care vor acționa propulsoarele cu brațe de aplicare inegale. acestea. Apoi< .
În ciuda faptului că elicea dreaptă, datorită adâncimii mai mici, va funcționa mai puțin eficient în comparație cu cea din stânga, totuși, cu o creștere a brațului, momentul total de rotire de la mașina din dreapta va deveni semnificativ mai mare decât de la cel din stânga , adică Apoi< .
Sub influența unui moment mai mare de la mașina din dreapta, nava va tinde să se sustragă spre cea din stânga, adică. partea înclinată. Pe de altă parte, o creștere a rezistenței la apă la mișcarea vasului dinspre partea laterală a chinurilor va predetermina dorința de a înclina vasul în direcția mai sus, de exemplu. tribord.
Aceste momente sunt comparabile ca mărime între ele. Practica arată că fiecare tip de vas, în funcție de diverși factori, se înclină într-o anumită direcție atunci când se înclină. În plus, s-a constatat că mărimile momentelor de evaziune sunt foarte mici și pot fi ușor compensate prin deplasarea cârmei cu 2-3° spre partea opusă părții evaziunii.
Coeficientul de completitudine a deplasării. Creșterea acestuia duce la o scădere a forței și la o scădere a momentului de amortizare și, prin urmare, la o îmbunătățire a stabilității cursului.
Forma pupa. Forma pupei este caracterizată de zona liberă a pupei (decoperire) a pupei (adică, zona care completează pupa la un dreptunghi)
Fig.38. Pentru a determina zona tăieturii de alimentare:
a) pupa cu cârma suspendată sau semisuspendată;
b) pupa cu cârmă situată în spatele stâlpului cârmei
Zona este limitată de perpendiculara pupei, linia chilei (linia de bază) și conturul pupei (umbrite în Fig. 38). Ca criteriu pentru tăierea pupei, puteți utiliza coeficientul:
unde este pescajul mediu, m.
Parametrul este coeficientul de completitudine al zonei DP.
O creștere constructivă a zonei de decupare a capătului pupa de 2,5 ori poate reduce diametrul de circulație de 2 ori. Cu toate acestea, acest lucru va deteriora drastic stabilitatea cursului.
Zona ghidonului. Creșterea crește forța laterală a volanului, dar în același timp crește și efectul de amortizare al volanului. În practică, se dovedește că o creștere a suprafeței volanului duce la o îmbunătățire a capacității de viraj numai la unghiuri mari de virare.
Alungirea relativă a volanului. O creștere, în timp ce suprafața sa rămâne neschimbată, duce la o creștere a forței laterale a volanului, ceea ce duce la o ușoară îmbunătățire a agilității.
Locația volanului. Dacă cârma este situată în fluxul șurubului, atunci viteza apei care curge pe cârmă crește datorită vitezei suplimentare de curgere cauzată de șurub, ceea ce asigură o îmbunătățire semnificativă a agilității. Acest efect este vizibil în special pe vasele cu un singur rotor în modul de accelerare și scade pe măsură ce viteza se apropie de valoarea de echilibru.
La navele cu două șuruburi, cârma situată în DP are o eficiență relativ scăzută. Dacă pe astfel de nave sunt instalate două palete de cârmă în spatele fiecărei elice, atunci agilitatea crește brusc.
Influența vitezei navei asupra controlabilității acesteia pare ambiguă. Forțele și momentele hidrodinamice pe cârmă și corpul navei sunt proporționale cu pătratul vitezei curgerii care se apropie, prin urmare, atunci când nava se mișcă cu o viteză constantă, indiferent de valoarea sa absolută, rapoartele dintre aceste forțe și momente rămân constante. În consecință, la diferite viteze în regim de echilibru, traiectoriile (la aceleași unghiuri ale cârmei) își păstrează forma și dimensiunile. Această împrejurare a fost confirmată în mod repetat de testele pe teren. Dimensiunea longitudinală a circulației (extensiunii) depinde în mod semnificativ de viteza inițială de deplasare (la manevrarea cu viteză mică, epuizarea este cu 30% mai mică decât deplasarea la viteză maximă). Așadar, pentru a efectua un viraj într-o zonă limitată de apă în absența vântului și a curentului, este indicat să încetinești înainte de a începe manevra și să efectuezi virajul cu viteză redusă. Cu cât suprafața apei în care circulă vasul este mai mică, cu atât viteza sa inițială ar trebui să fie mai mică. Dar dacă în timpul manevrei modificați viteza de rotație a elicei, atunci viteza fluxului care curge pe cârma situată în spatele elicei se va modifica. În acest caz, momentul creat de volan. se va schimba imediat, iar momentul hidrodinamic de pe carena navei se va schimba lent pe măsură ce viteza navei în sine se schimbă, astfel încât relația anterioară dintre aceste momente va fi întreruptă temporar, ceea ce va duce la o modificare a curburii traiectoriei. Pe măsură ce viteza de rotație a elicei crește, curbura traiectoriei crește (raza de curbură scade) și invers. Când viteza navei se aliniază cu viteza la prova a elicei, curbura traiectoriei va deveni din nou egală cu valoarea inițială.
Toate cele de mai sus sunt valabile pentru vremea calmă. Dacă nava este expusă la vânt de o anumită putere, atunci în acest caz controlabilitatea depinde în mod semnificativ de viteza navei: cu cât viteza este mai mică, cu atât influența vântului asupra controlabilității este mai mare.
Când dintr-un motiv oarecare nu este posibil să se permită o creștere a vitezei, dar este necesar să se reducă viteza unghiulară de rotație, este mai bine să se reducă rapid viteza propulsoarelor. Acest lucru este mai eficient decât mutarea mecanismului de direcție pe partea opusă.
După obținerea valorii pescajului mediu MMM, se calculează corecțiile pentru tăiere.
1 a corectare de trim(corecția pentru deplasarea centrului de greutate al liniei de plutire actuală - Centrul longitudinal de flotație (LCF).
Prima corecție de tăiere (tone) = (Trim*LCF*TPC*100)/LBP
Trim - trim navă
LCF - deplasarea centrului de greutate al liniei de plutire efectivă de la mijlocul navei
TRS - numărul de tone pe centimetru de sediment
LBP - distanța dintre perpendiculare.
Semnul corecției este determinat de regula: prima corecție pentru trim este pozitivă dacă LCF și cea mai mare din arc și hrana sedimentului este situat pe o parte a secțiunii mediane, ceea ce poate fi ilustrat în Tabelul 3.3:
Tabelul 3.3. Semne de corecție LCF
| Tunde | LCF nas | Furaj LCF |
| rautacios | - | + |
| Nas | + | - |
Notă - Este important să ne amintim principiul: la încărcare (creșterea pescajului) LCF se deplasează întotdeauna în spate.
A doua corecție de tăiere(Corectare Nemoto, semnul este întotdeauna pozitiv). Compensează eroarea care rezultă din deplasarea poziției LCF atunci când se schimbă trimul (18).
A doua corecție de tăiere (tone) =(50*Trim*Trim*(Dm/Dz))/LBP
(Dm/Dz) - diferența de moment care modifică trim-ul navei cu 1 cm la două pescari: unul la 50 cm peste pescajul mediu înregistrat, celălalt la 50 cm sub pescajul înregistrat.
Dacă nava are tabele hidrostatice în sistemul IMPERIAL, formulele iau următoarea formă:
1-a corecție de tăiere =(Trim*LCF*TPI*12)/LBP
A doua corecție de tăiere =(6*Trim*Trim*(Dm/Dz))/LBP
Corecția densității apa de mare
Tabelele hidrostatice ale navelor sunt întocmite pentru o anumită densitate fixă a apei de mare - la nave maritime de obicei cu 1.025, pe nave fluviale-mare fie cu 1.025, fie cu 1.000, sau cu ambele valori ale densității în același timp. Se întâmplă ca tabelele să fie compilate pentru o valoare a densității intermediare - de exemplu, 1.020. În acest caz, devine necesar să se alinieze datele selectate din tabelele pentru calcul cu densitatea reală a apei de mare. Acest lucru se realizează prin introducerea unei corecții pentru diferența dintre densitățile tabelate și cele reale ale apei:
Amendament=Tabel de deplasare *(Densitate măsurată - Tabel de densitate)/Tabel de densitate
Fără corecție, puteți obține imediat valoarea deplasării corectată pentru densitatea reală a apei de mare:
Fapt de deplasare = Tabel de deplasare * Densitate măsurată / Tabel de densitate
Calculul deplasării
După calcularea valorilor pescajului și trimului mediu al navei, se efectuează următoarele:
Pe baza datelor hidrostatice ale navei, se determină deplasarea navei corespunzătoare pescajului mediu MMM. Dacă este necesar, se utilizează interpolarea liniară;
Se calculează prima și a doua corecție „pentru trim” la deplasare;
Deplasarea este calculată ținând cont de corecțiile pentru trim și corecțiile pentru densitatea apei de mare.
Calculul deplasării ținând cont de prima și a doua corecție pentru tăiere se efectuează folosind formula:
D2 = D1 + A1 + A2
D1 - deplasarea din tabele hidrostatice corespunzatoare pescajului mediu, t;
1 - prima corecție pentru trim (poate fi pozitivă sau negativă), t;
2 - a doua corecție pentru trim (întotdeauna pozitivă), t;
D2 - deplasare ținând cont de prima și a doua corecție pentru trim, i.e.
Prima corecție de tăiere în sistemul metric este calculată folosind formula (20):
1 = TRIM × LCF × TPC × 100 / LBP (20)
TRIM - trim, m;
LCF - valoarea abscisă a centrului de greutate al zonei liniei de plutire, m;
TPC este numărul de tone cu care se modifică deplasarea atunci când pescajul mediu se modifică cu 1 cm, t;
1 - primul amendament, adică.
Prima corecție pentru trim în sistemul imperial este calculată folosind formula (21):
1 = TRIM × LCF × TPI × 12 / LBP (21)
TRIM - trim, ft;
LCF - valoarea abscisă a centrului de greutate al zonei liniei de plutire, ft;
TPI - numărul de tone cu care se modifică deplasarea atunci când pescajul mediu se modifică cu 1 inch, LT/in;
1 - primul amendament (poate fi pozitiv sau negativ), LT.
Valorile TRIM și LCF sunt luate fără a lua în considerare semnul, modulo.
Toate calculele din sistemul imperial sunt efectuate în unități imperiale (inci (in), picioare (ft), tone lungi (LT), etc.). Rezultatele finale sunt convertite în unități metrice (MT).
Semnul corecției?1 (pozitiv sau negativ) este determinat în funcție de locația LCF față de secțiunea mediană și de poziția de trim (prora sau pupa) în conformitate cu Tabelul 4.1.
Tabel 4.1 - Semne de corecție?1 în funcție de poziția LCF față de secțiunea mediană și direcția de tăiere
unde: T AP - pescaj la perpendiculara, la pupa;
T FP - pescaj la perpendiculară, la prova;
LCF este valoarea de abscisă a centrului de greutate al zonei liniei de plutire.
A doua modificare a sistemului metric se calculează folosind formula (22):
2 = 50 × TRIM 2 × ?MTC / LBP (22)
TRIM - trim, m;
MTS - diferența dintre MCT 50 cm deasupra pescajului mediu și MCT 50 cm sub pescajul mediu, tm/cm;
LBP - distanța dintre perpendicularele prova și pupa ale navei, m;
Al doilea amendament în sistemul imperial este calculat folosind formula (23):
2 = 6 × TRIM 2 × ?MTI / LBP (23)
TRIM - trim, ft;
LBP - distanța dintre perpendicularele prova și pupa ale navei, ft;
MTI - diferența dintre MTI 6 inch peste pescaj mediu și MTI 6 inch sub pescaj mediu, LTm/in;
LBP - distanța dintre perpendicularele prova și pupa ale navei, ft.
Toate calculele din sistemul imperial sunt efectuate în unități imperiale (inci (in), picioare (ft), tone lungi (LT), etc.). Rezultatele finale sunt convertite în unități metrice.
Deplasarea, ținând cont de corecția pentru densitatea apei de mare, se calculează folosind formula (24):
D = D 2 × g1 / g2 (24)
D 2 - deplasarea vasului ținând cont de prima și a doua corecție pentru trim, t;
g1 - densitatea apei de mare, t/m 3;
g2 - densitatea tabulară (pentru care deplasarea D 2 este indicată în tabelele hidrostatice), t/m3;
D - deplasarea ținând cont de corecțiile pentru asie și densitatea apei de mare, m.