Berechnung von Zirkulationselementen. Umlauf des Schiffes, seiner Zeiträume und Elemente Allgemeine Bestimmungen der Studienarbeit

Die krummlinige Flugbahn, die der Schwerpunkt des Schiffes beschreibt, wenn das Ruder um einen bestimmten Winkel verschoben und dann in dieser Position gehalten wird, wird als bezeichnet Verkehr.

Es gibt drei Zirkulationsperioden: Manövrierperioden, Evolutionsperioden und die Periode der stetigen Zirkulation. Manövrierzirkulationsperiode wird durch den Beginn und das Ende des Ruderschlags bestimmt, d.h. zeitlich mit der Dauer der Ruderverstellung zusammenfällt. Während dieser Zeit bewegt sich das Schiff nahezu gerade weiter. Evolutionäre Zirkulationsperiode beginnt mit der Ruderverlagerung und endet, wenn die Bewegungselemente einen stabilen Charakter annehmen, d.h. wird sich mit der Zeit nicht mehr ändern. Die Periode der stetigen Zirkulation beginnt am Ende der Evolutionsperiode und dauert so lange, wie sich das Schiffsruder in der umgekehrten Position befindet.

Die Flugbahn der krummlinigen Bewegung des Schiffsschwerpunkts, d. h. seine Zirkulation ist durch folgende Elemente gekennzeichnet:

Durchmesser der stationären Zirkulation (D c)- der Durchmesser des Kreises, den das Schiff während der gleichmäßigen Umlaufperiode beschreibt, die beginnt, nachdem sich das Schiff um 90–180° gedreht hat; Taktischer Zirkulationsdurchmesser (D t)- der kürzeste Abstand zwischen der Position der Mittellinie des Schiffes zu Beginn der Wende und nach einer Änderung des ursprünglichen Kurses um 180°. Erweiterung l 1 die Entfernung, um die sich der Schwerpunkt des Schiffes in Richtung des ursprünglichen Kurses vom Punkt, an dem die Zirkulation beginnt, bis zu dem Punkt verschiebt, der einer Änderung des Schiffskurses um 90° entspricht. Vorwärtsverschiebung l 2- der Abstand vom ursprünglichen Kurs des Schiffes bis zum Schwerpunkt in dem Moment, in dem sich das Schiff um 90° dreht. Umgekehrte Vorspannung l 3- der größte Abstand, um den sich der Schwerpunkt des Schiffes von der ursprünglichen Kurslinie in die der Wende entgegengesetzte Richtung verschiebt.

Zu den Zirkulationsmerkmalen gehören außerdem: die Periode der gleichmäßigen Zirkulation T – die Zeit, in der sich das Gefäß um 360° dreht; Drehwinkelgeschwindigkeit des Gefäßes im stationären Umlauf ω = 2π / T.

Schritte zur Vorbereitung der Ruderanlage vor dem Verlassen des Schiffes auf See

Richtungen des Kreiselkompasses. Kreiselkompasskorrektur

Kreiselkompass-Meridian – die Richtung, in der die Hauptachse des Kreiselkompasses installiert ist

Der Kurs des Kreiselkompasses ist die Richtung der Mittellinienebene des Schiffes, gemessen durch den horizontalen Winkel zwischen dem nördlichen Teil des Kreiselkompassmeridians und dem Bug der Mittellinienebene des Schiffes.

Die Kreiselkompass-Peilung ist die Richtung zu einem Orientierungspunkt, gemessen durch den horizontalen Winkel zwischen dem nördlichen Teil des Kreiselkompass-Meridians und der Peillinie.

Die umgekehrte Kreiselkompasspeilung ist die Richtung, die der Richtung zum Objekt entgegengesetzt ist.

Die Kreiselkompass-Korrektur ist der Winkel in der Ebene des wahren Horizonts zwischen dem wahren Meridian und dem Kreiselkompass-Meridian.

Arten der Schiffsbewegung. Elemente des Pitchings

Das Schaukeln des Schiffes- Schwingbewegungen, die ein Schiff um seine Gleichgewichtslage ausführt. Es gibt drei Arten von Schiffsbewegungen: a) Vertikale- Schwingungen des Gefäßes in der vertikalen Ebene in Form periodischer Translationsbewegungen; B) an Bord(oder seitlich) - Schwingungen des Schiffes in der Rahmenebene in Form von Winkelbewegungen; V) Kiel(oder Längs-)Rollen – Schwingungen des Gefäßes in der Mittelebene, auch in Form von Winkelbewegungen. Wenn ein Schiff auf einer rauen Wasseroberfläche fährt, treten häufig alle drei Bewegungsarten gleichzeitig oder in verschiedenen Kombinationen auf.

Zwei Arten von Schwingungen eines Schiffes beim Stampfen: frei(auf stillem Wasser), die durch Trägheit entstehen, nachdem die Kräfte, die sie verursacht haben, aufgehört haben, und gezwungen, die durch äußere periodisch wirkende Kräfte, beispielsweise Meereswellen, verursacht werden.

Pitching-Elemente:

Amplitude der Nickbewegung (a) - die größte Abweichung des Schiffes von seiner ursprünglichen Position, gemessen in Grad. Pitching-Bereich(b) – die Summe zweier aufeinanderfolgender Amplituden (die Neigung des Schiffes auf beiden Seiten).

Rollierender Zeitraum (in)- die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Neigungen oder die Zeit, in der das Schiff einen vollständigen Schwingungszyklus durchläuft und in die Position zurückkehrt, an der der Countdown begann.

28 (10.1) Nennen Sie die Merkmale der Lenkungsarten: „einfach“, „folgend“, „automatisch“

Zur Quantifizierung der Zirkulation werden geometrische und zeitliche Geschwindigkeitsmerkmale verwendet.

Zu den geometrischen Merkmalen zählen folgende Größen:

1. Konstanter Zirkulationsdurchmesser – D c = 2R c.

Der Durchmesser der stationären Zirkulation ist der Durchmesser der Trajektorie der zentralen Zirkulation. Gefäß in einer gleichmäßigen Zirkulationsperiode.

Für eine vergleichende Beurteilung der Agilität verschiedener Schiffe ist der Wert D c(oder R c) werden üblicherweise in Schiffsrumpflängen ausgedrückt L. Dieses Verhältnis wird als Hauptmaß für die Manövrierfähigkeit des Schiffes bezeichnet und dieser Wert ist der relative Umlaufdurchmesser ( D DOT).

Für Binnenschiffe D DOT liegt im Bereich von 2,5 bis 3,5.

2. Taktischer Zirkulationsdurchmesser D T- der Abstand zwischen der Mittellinie des Schiffes auf geradem Kurs und seiner Position bei einer 180-Grad-Wende.

D T = (6.5)

Wo L– Länge des Schiffes, m;

T– Schiffstiefgang, m;

S R- Ruderfläche, m2;

Zu OP– experimenteller Koeffizient.

normalerweise der Wert D T = (0,9 – 1,2)D c.

Reis. 6.3 Gefäßzirkulationsmuster

3. Erweiterung l 1– Der Abstand, um den sich der Schwerpunkt des Schiffes in Richtung des ursprünglichen Kurses verschiebt, vom Punkt, an dem die Zirkulation beginnt, bis zu dem Punkt, der einer Änderung des Schiffskurses um 90 o entspricht. Für verschiedene Gefäße l 1 schwankt innerhalb l 1 = (0,6 -1,5)D. C.

4. Vorwärtsverschiebung l 2– der kürzeste Abstand von der Linie des ursprünglichen Schiffskurses bis zu dem Punkt, an dem der Schwerpunkt (CG) zum Zeitpunkt der Kursänderung um 90 ° zusammenfällt; gewöhnlich l 2 = (0,25 -0,50)D c.

5. Umgekehrte Vorspannung l 3– der größte Abstand, um den sich der Schwerpunkt verschiebt. das Schiff in die entgegengesetzte Richtung zur Wenderichtung; gewöhnlich l 3 = (0,01 – 0,1)D c.

Zu den Geschwindigkeits-Zeit-Eigenschaften gehören:

1. Umlaufzeitraum TC- Zeit der Drehung des Schiffes um 360 o.

2. Lineare Bewegungsgeschwindigkeit von C.T. Schiff bei gleichmäßiger Zirkulation – V. Jh.

3. Drehwinkelgeschwindigkeit des Gefäßes bei stetiger Zirkulation ω.

Der Driftwinkel des zirkulierenden Schiffes wird durch den C.T. bestimmt. Heck bzw. Bug β C , β K Und β C. .

Die Beurteilung der Reaktion des Schiffes auf die Rudergangschaltung wird durch den Reaktionskoeffizienten bestimmt k Rezension, was durch das Zeitverhältnis ausgedrückt wird Zu vom Beginn des Schaltens der Schiffsruderanlage über den erforderlichen Schaltbetrag bis zu dem Zeitpunkt, an dem das Schiff zu drehen beginnt.

Zur Rezension = (6.7)

Bei Einzelschiffen tendiert dieser Koeffizient in der Regel zu Eins, bei Schubverbänden ist er deutlich geringer, da Schubverbände nach dem Ende der Kontrollschicht noch einige Zeit auf dem gleichen Kurs weiterfahren.

Die für die Bewegung erforderliche Breite des Fahrwassers wird durch die Zirkulationsparameter entlang des Hecks von Schiffen und Konvois bestimmt, da sich das Heck des Schiffes entlang einer Kurve bewegt, deren Radius größer ist als sein Schwerpunkt.

In Übereinstimmung mit (Abb. 6.4) den Elementen der Bewegungsbahn des Heckendes des umlaufenden Schiffes empfiehlt es sich, die maximale Rückwärtsverschiebung des Heckendes zu bewerten. Größter Durchmesser wird als Heckzirkulationsdurchmesser bezeichnet, charakterisiert die Zirkulationsbewegung des äußersten Punktes des Heckendes des Schiffes. Der Zirkulationsdurchmesser am Heck des Schiffes beträgt

D K = D C + L P sinβ (6.8)

Wo L Р – Entfernung von C.T. des Schiffes bis zum Angriffspunkt der Kräfte Р Р (zum Heck).

Das Ausmaß kennen D K, kann der Navigator die Größe der für den Umschlag erforderlichen Wasserfläche abschätzen.

Abb.6.4. Änderung des Driftwinkels entlang der Schiffslänge und des Umlaufradius.

Tabelle 6.1. Es werden Daten zu den relativen Radien der stetigen Zirkulation einiger Binnenschiffe vorgestellt.

Tabelle 6.1.

6.2.3 Krängung des Schiffes während der Fahrt.

Während des Umlaufvorgangs kommt es zu einer Krängung des Schiffes (Abb. 6.5). Größe und Seite des Krängungswinkels hängen davon ab, in welcher Umlaufperiode sich das Schiff befindet. In der Manövrierphase der Zirkulation wird die Rolle unter dem Einfluss der Lenkkraft (R Y) auf die Seite gerichtet, auf der sie liegt verschoben Lenkrad. Während der Evolutionsperiode richtet sich das Schiff zunächst durch die Wirkung des aufrichtenden Stabilitätsmoments auf und erreicht dann eine maximale dynamische Rollbewegung nach außen Zirkulation, da die Zentripetalkraft zu wirken beginnt. Nach ein oder zwei Schwingungen erreicht das Schiff zu Beginn der Periode der gleichmäßigen Zirkulation einen Zustand statisch Rolle gerichtet nach außen Zirkulation, die durch die Formel von G.A. Firsov bestimmt werden kann

θ o max = 1,4 (6,9)

Wo θ o max– Maximalwert des Rollwinkels bei gleichmäßiger Zirkulation;

V o– Geschwindigkeit des Schiffes auf geradem Kurs, m/s;

Z D– Ordinate des Schiffsschwerpunkts relativ zur Hauptebene, m;

H- anfängliche metazentrische Höhe des Gefäßes, m;

T Und L– Tiefgang und Länge des Schiffes, m.

Metozentrische Höhe ( H) – der Abstand zwischen dem meteorologischen Zentrum und dem Schwerpunkt (CG) des Schiffes

Metozentrum ( M) – der Schnittpunkt der resultierenden Kräfte des Wasserdrucks mit dem DP.

Das gefährlichste Rollen entsteht beim Kreisen mit voller Geschwindigkeit, wenn das Ruder auf der Seite steht.

Die dynamische Rolle in der evolutionären Periode der Zirkulation kann die Rolle in der stabilen Periode um mehr als das Zweifache übertreffen.

Bei Schiffen mit geringer Stabilität kann die Krängung bei Vollfahrt 12 - 15 Grad erreichen. Auf Passagierschiffen ist eine Strömungskrängung von mehr als 7 ° nicht wünschenswert, und mehr als 12 ° gelten als inakzeptabel.

Um den Rollwinkel des Gefäßes während des Umlaufs zu verringern, ist es notwendig, die Geschwindigkeit vor dem Eintritt in den Umlauf zu reduzieren. Die Grenzen für die Geschwindigkeitsänderung des Schiffes vor Eintritt in den Umlauf können vom Navigator anhand der auf dem Schiff verfügbaren Stabilitätsinformationen ermittelt werden.

Abb. 6.5 Rollen des Schiffes während der Zirkulation.

Werden diese Faktoren nicht berücksichtigt, kann dies zu tragischen Folgen und Katastrophen führen. Ein Beispiel ist die Katastrophe des Motorschiffs „Bulgaria“, die sich auf dem Kuibyshev-Stausee ereignete.

Das Motorschiff „Bulgarien“, das auf der Route Kasan – Bolgar – Kasan unterwegs war, sank am 10. Juli 2011 in der Wolga in der Nähe des Dorfes Syukeevo im Bezirk Kamsko-Ustinsky in Tatarstan.

Dem Bericht von Rostransnadzor zufolge „wurde das Schiff am 10. Juli gegen 12:25 Uhr von einem starken Windstoß von der Backbordseite getroffen und es begann ein heftiger Regenguss und ein Gewitter.“ In diesem Moment fuhr der D/E „Bulgaria“ in die Linkskurve ein. Es ist zu beachten, dass alle Schiffe bei einer Ruderverlagerung nach links eine zusätzliche dynamische Rolle nach Steuerbord erhalten.

Dadurch betrug der Rollwinkel 9 Grad. „Bei einer solchen Schlagseite gelangten die Steuerbord-Bullaugen ins Wasser, wodurch in 1 Minute etwa 50 Tonnen Meerwasser durch die offenen Bullaugen in die Schiffsräume gelangten. Um die dem Wind ausgesetzte Fläche auf der Backbordseite zu verringern, beschloss der Kapitän, in den Wind zu fahren. Dazu wurden die Ruder um 15° nach links gestellt.“ Infolgedessen erhöhte sich die Schlagseite und die Gesamtwassermenge, die in den Schiffsraum gelangte, erreichte 125 Tonnen pro Minute. Danach versanken alle Bullaugen und ein Teil des Hauptdecks auf der Steuerbordseite im Wasser. In den letzten 5-7 Sekunden kam es zu einem starken Anstieg der Schlagseite von 15 auf 20 Grad, wodurch das Schiff nach Steuerbord kenterte und sank.

Die Kommission gelangte zu dem Schluss, dass eine der Unfallursachen darin bestand, dass das Linkswendemanöver ohne Berücksichtigung der Stabilität des Schiffes durchgeführt wurde, das bereits eine Schlagseite von 4 Grad nach Steuerbord hatte; eine zusätzliche Rolle nach Steuerbord, die durch die Zentrifugalkraft während der Bewegung nach links verursacht wird; ein starker Wind weht auf der linken Seite und eine große Seitenwindung des Schiffes.

Eine Änderung der Geschwindigkeit des Schiffes während der Zirkulation kann durch die Regelung der Betriebsart der Schiffsantriebe erreicht werden, indem die Drehzahl der Antriebseinheit vor der Zirkulation und während der Zirkulation reduziert wird, sowie durch den Betrieb der Antriebe in verschiedene Richtungen – „gegeneinander“. “ (was bei einer Mehrwelleninstallation auf einem Schiff möglich ist).

Eine Verringerung der Geschwindigkeit des Gefäßes vor der Zirkulation führt zu einer Verringerung der Zirkulationsausdehnung l 1 und sein taktischer Durchmesser D T, was deutlich dargestellt ist (Abb. 6.6).

Abb.6.6. Umlauf eines Motorschiffes mit unterschiedlichen Anfangsgeschwindigkeiten.

Nachdem das Schiff in eine gleichmäßige Zirkulation eingetreten ist, kann zur Erhöhung der Intensität der Drehung die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebe erhöht werden, wodurch sich die geometrischen Eigenschaften der Zirkulation nicht wesentlich ändern.

Eine deutliche Reduzierung der für die Zirkulation benötigten Wasserfläche kann durch ein Manöver namens „stationäre Rotation“ erreicht werden. In diesem Fall wird das Schiff vor Beginn des Manövers gestoppt, die Ruder auf den maximalen Winkel der entsprechenden Seite gestellt und die Propeller in Vorwärtsfahrt mit voller Geschwindigkeit angetrieben. Das Schiff gelangt sofort in den Umlauf, dessen Abmessungen kleiner sind als bei niedriger Geschwindigkeit und die Manövrierzeit verkürzt sich.

Der Zirkulationsdurchmesser wird beeinflusst durch:

a) Ruderblattbereich; je größer er ist, desto kleiner ist der Zirkulationsdurchmesser.

Um den Lenkbereich zu vergrößern, werden mehrere Ruder eingebaut, aktive Lenkräder und Lenkaufsätze verwendet.

b) Verteilung der Ladung auf dem Schiff; Wenn sich die Lasten im mittleren Teil des Gefäßes konzentrieren, dreht es sich schneller, bei kleinerem Umlaufdurchmesser, und wenn es sich an den Enden befindet, dreht es sich langsamer, bei größerem Umlaufdurchmesser;

c) im Verhältnis der Länge des Schiffes zu seiner Breite; je größer das Verhältnis, desto größer der Zirkulationsdurchmesser;

d) Fläche des eingetauchten Teils der diametralen Ebene; je größer es ist, desto größer ist der Zirkulationsdurchmesser;

e) Trimm des Schiffes; Wenn das Schiff auf den Bug getrimmt ist, weist es eine etwas bessere Manövrierfähigkeit auf als auf das Heck getrimmt.

Zusammenfassend können wir sagen, dass sich das Schiff beim Segeln entlang des BIP ständig auf gekrümmten Flugbahnen bewegt und viele Umläufe durchführt. Daher ist die Kenntnis der Zirkulationselemente von großer Bedeutung, um die Sicherheit von Schiffen zu gewährleisten.

Um die Drehfähigkeit eines Gefäßes zu beurteilen, wird üblicherweise die Zirkulation als einfachste Art der krummlinigen Bewegung eines Gefäßes analysiert.

Unter der Zirkulation eines Gefäßes versteht man dessen Bewegung bei konstanter Auslenkung des Steuerelements sowie die durch den Schwerpunkt des Gefäßes beschriebene Flugbahn.

Zeitlich wird die Umlaufbewegung des Schiffes in drei Zeitabschnitte eingeteilt:

1. Manövrierzeit – während dieser Zeit wird die Steuerung in einen bestimmten Winkel verschoben; Bei weiterer Bewegung bleibt der Schaltwinkel unverändert. Während der Manövrierzeit beginnen einzelne Schiffe gerade erst zu wenden, während sich Schubverbände oft geradlinig weiterbewegen.

2. Die Evolutionsperiode (Evolution) beginnt mit der Übergabe der Kontrolle und dauert bis zu dem Zeitpunkt, an dem alle Parameter festgelegt sind und der Schwerpunkt des Schiffes oder Konvois beginnt, eine Flugbahn in Form eines Kreises zu beschreiben.

3. Die stationäre Zirkulationsperiode beginnt am Ende der Evolutionsperiode und dauert so lange an, wie der Verschiebungswinkel der Schiffssteuerung konstant bleibt.

Die Flugbahn des Gefäßes in der dritten Zirkulationsperiode wird üblicherweise als stetige Zirkulation bezeichnet. Eine Besonderheit des etablierten Kreislaufs ist die Konstanz der Bewegungseigenschaften und deren geringe Abhängigkeit von den Ausgangsbedingungen.

Das Diagramm zeigt die folgenden Zirkulationsmerkmale, die zur Quantifizierung herangezogen wurden:

− Durchmesser der etablierten Zirkulation entlang des Schwerpunkts des Schiffes oder Zugs;

− Durchmesser der etablierten Zirkulation entlang des Hecks des Schiffes oder Konvois;

− taktischer Zirkulationsdurchmesser (der Abstand zwischen dem DP des Schiffes auf geradem Kurs und nach einer Drehung um 180°);

− Zirkulationsfortschritt (Schritt) (Verschiebung des Gefäßschwerpunkts in Richtung der anfänglichen geradlinigen Bewegung, bis sich das Gefäß um 90° dreht);

− direkte Verschiebung des Schiffes im Umlauf (Abstand von der Linie des anfänglichen geraden Kurses zum Schwerpunkt des Schiffes um 90° gedreht);

− Rückwärtsverschiebung des Schiffes während der Zirkulation (die größte Entfernung, um die sich der Schwerpunkt des Schiffes in die entgegengesetzte Richtung zur Ruderverschiebung verschiebt);

− der Driftwinkel des Schiffes während der Zirkulation (der Winkel zwischen dem DP des Schiffes und dem Geschwindigkeitsvektor während der Zirkulation);

− Pol der Schiffsdrehung (der Punkt auf dem DP des Schiffs oder dessen Verlängerung, an dem = 0).

Im Allgemeinen ergibt sich folgendes Bild der Schiffsbewegung nach Umlaufperioden. Wenn bei einem geradlinig fahrenden Schiff die Steuerelemente um einen bestimmten Winkel verschoben werden, entsteht an den Rudern oder Rotationsdüsen eine hydrodynamische Kraft, deren eine Komponente normal zur Mittellinienebene des Schiffes (lateral) gerichtet ist Gewalt).

Unter dem Einfluss der Seitenkraft verschiebt sich das Schiff in die Richtung, die der Richtung der Steuerverschiebung entgegengesetzt ist. Es kommt zu einer Rückwärtsverschiebung des Schiffes, deren größter Wert am senkrechten Punkt des Hecks beobachtet wird. Die Rückwärtsverschiebung des Schiffes führt zum Auftreten eines Driftwinkels und die Strömung, die zunächst entlang der Mittelebene verlief, beginnt auf die Seite zu fließen, die der Richtung der Steuerverschiebung entgegengesetzt ist. Dies führt zur Bildung einer seitlichen hydrodynamischen Kraft auf den Schiffsrumpf, die auf die Neupositionierung der Steuerelemente gerichtet ist und in der Regel vom Schiffsschwerpunkt auf den Bug wirkt.

Unter dem Einfluss von Momenten aus seitlichen Kräften auf die Steuerelemente und den Rumpf dreht sich das Schiff um eine vertikale Achse in Richtung des verschobenen Steuerelements. Die dabei auftretende Zentrifugalkraft der Trägheit wird durch die seitlichen Lenk- und Rumpfkräfte ausgeglichen, und das Moment dieser Kräfte wird durch das Moment der Trägheitskräfte ausgeglichen.

Während der Evolutionsperiode ist eine starke Zunahme des Driftwinkels zu beobachten, die zu einer Abnahme des Anstellwinkels des Lenkrads bzw. der Rotationsdüse und einer entsprechenden Abnahme der Größe der Lenkkraft führt. Gleichzeitig mit der Vergrößerung des Driftwinkels nimmt die auf den Rumpf wirkende Kraft zu und der Angriffspunkt verschiebt sich allmählich in Richtung Heck. Im gleichen Zeitraum wird eine Zunahme der Drehwinkelgeschwindigkeit und eine Abnahme des Krümmungsradius der Flugbahn beobachtet, was trotz der Abnahme der linearen Bewegungsgeschwindigkeit zu einer Zunahme der Zentrifugalträgheitskraft führt.

Eine stetige Zirkulation entsteht, wenn die Kräfte und Momente, die auf die Steuerungen, den Schiffsrumpf sowie die Trägheitskräfte und -momente wirken, im Gleichgewicht sind und sich im Laufe der Zeit nicht mehr ändern. Dies bestimmt die Stabilisierung der Bewegungsparameter des Schiffes, die bei einem Rotationswinkel von der ursprünglichen Kurslinie von 90–130° für Einzelschiffe und 60–80° für Schubkonvois konstante Werte annehmen.

Die Änderung der Motorlast während der Schiffsbeschleunigung kann in Abb. dargestellt werden. 2.19. Bei einer Installation mit direkter Übertragung auf einen Festpropeller beginnt sich beim Motorstart beim Fehlen von Ausrückkupplungen gleichzeitig der Propeller zu drehen. Im ersten Moment liegt die Schiffsgeschwindigkeit nahe bei Null, sodass die Belastung des Dieselmotors je nach Bedarf unterschiedlich ausfallen wird Charakteristik der Festmacherschraube bis es sich mit der Motorregelcharakteristik (Abschnitt 1-2) schneidet, was einer bestimmten Position des Steuerhebels des All-Mode-Reglers entspricht. Darüber hinaus nimmt die Last mit zunehmender Geschwindigkeit des Schiffes entsprechend der Regelcharakteristik des Motors ab (Abschnitt 2-3). Bei Punkt 3 beendet das Schiff die Beschleunigung auf eine bestimmte Geschwindigkeit schrauben charakteristisch II. Die weitere Beschleunigung bis zum Erreichen der erforderlichen Geschwindigkeit des Schiffes erfolgt entsprechend der Schneckenkennlinie (Abschnitte 3-5 ÷ 13-14). Zu diesem Zweck ist der Steuergriff des All-Mode-Reglers in einer Reihe von Zwischenstufen eingebaut Positionen, die den regulatorischen Eigenschaften des Motors entsprechen. Typischerweise ist bei jeder Zwischenposition der Regelcharakteristik des Motors eine Verzögerung erforderlich, um die entsprechende Geschwindigkeit des Schiffes zu erreichen und den thermischen Zustand des Motors herzustellen. Die schraffierten Bereiche entsprechen der zusätzlich erforderlichen Motorarbeit zur Beschleunigung des Schiffes. Die schrittweise Beschleunigung des Schiffes ermöglicht eine geringere Motorarbeit und eliminiert die Möglichkeit einer Motorüberlastung.

Reis. 2.19. Änderung der Motorlast während der Schiffsbeschleunigung

Im Falle einer Notbeschleunigung des Schiffes wird der Steuergriff des All-Mode-Reglers nach dem Starten des Motors sofort von der Position in die Position bewegt, die der Nenndrehzahl der Kurbelwelle entspricht. Die Zahnstange der Hochdruck-Kraftstoffpumpe wird vom Regler in die Position bewegt, die der maximalen Kraftstoffzufuhr entspricht. Dies führt dazu, dass die Änderung der Wirkleistung und der Kurbelwellendrehzahl während der Beschleunigungsperiode entlang einer steileren Schneckenkennlinie erfolgt (in Abb. 2.19 - entlang der Kennlinie entsprechend der Relativgeschwindigkeit des Schiffes = 0,4). Im Punkt 15 erreicht der Motor die für den Motor charakteristische äußere Nenndrehzahl. Bei weiterer Beschleunigung des Schiffes ändert sich die Belastung des Motors entsprechend der äußeren Nedes Motors (Abschnitt 15-14). Punkt 14 charakterisiert die Belastung des Motors am Ende der Schiffsbeschleunigung.

In Abb. Abbildung 2.19 zeigt die Dynamik der Belastungsänderungen des Motors während der Beschleunigung des Schiffes unter der Annahme, dass in einem Fall (bei langsamer Beschleunigung des Schiffes) die Belastungen hauptsächlich durch die Position der Schraubencharakteristik bestimmt werden, und mit Bei schneller Beschleunigung des Schiffes erreicht der Motor die äußere Nenndrehzahlkennlinie. In diesem Fall ist der Motor hinsichtlich des effektiven Drehmoments überlastet.

Oben haben wir den Beschleunigungsmodus bei Vorhandensein eines festen Propellers betrachtet. Eine Installation mit einem Propellerpropeller sorgt für eine schnellere Beschleunigung des Schiffes, da die effektive Leistung der Motoren voll ausgenutzt werden kann und höhere Traktionseigenschaften des Schiffes erzielt werden.

Die Betriebsbedingungen des Motors während der Schiffsbeschleunigung hängen von der Art der Steuerung der Kraftstoffzufuhr und vom Bewegungsgesetz der Motorsteuerungen ab.

Laständerung der Motoren während der Schiffsumwälzung. Je nach Art der Belastungseinwirkung auf die Hauptmaschinen sollte das gesamte Umlaufmanöver des Schiffes in Abschnitte des Ein- und Austritts aus dem Umlauf und einen Bewegungsabschnitt mit konstantem Umlaufradius unterteilt werden. In den ersten beiden Abschnitten arbeiten die Motoren in instationären Modi, die durch Änderungen der Schiffsgeschwindigkeit, des Driftwinkels und des Ruderwinkels verursacht werden. Unter Beibehaltung des Umlaufradius arbeiten die Motoren in stationären Modi, die sich jedoch von denen unterscheiden, die während des Vorwärtskurses des Schiffes auftraten. Während der Zirkulation bewegt sich das Schiff nicht nur entlang des Radius, sondern auch mit Drift; seine Geschwindigkeit sinkt bei gleicher Drehzahl der Propellerwelle, Propeller arbeiten in einer schrägen Wasserströmung und ihr Wirkungsgrad nimmt ab. In diesem Zusammenhang steigt die Belastung des Motors. Die Erhöhung der Motorlast hängt von der Geschwindigkeit, der Form des Schiffsrumpfes, der Gestaltung der Ruder und dem Winkel ihrer Verschiebung ab.

Gefäßzirkulation.

Zirkulation und ihre Perioden.

Verkehr ist der Prozess der Änderung der kinematischen Parameter eines Schiffes, das sich geradlinig und gleichmäßig als Reaktion auf eine schrittweise Verschiebung des Ruders bewegt, beginnend mit dem Moment, in dem es zum Testen eingestellt wurde. Flugbahn, was der Schiffs-CM in diesem Prozess beschreibt, wird auch genannt Verkehr.

Die zeitliche Zirkulationsbewegung wird üblicherweise in drei Perioden unterteilt: manövrierfähig, evolutionär (vorübergehend), etabliert. Bevor wir diese Zeiträume definieren, wollen wir klären, was unter der stetigen krummlinigen Bewegung des Schiffes zu verstehen ist.

Stetige lineare Bewegung Als Bewegung eines Schiffes bezeichnet man seine Bewegung in einem Kurs mit konstanter Geschwindigkeit.

Stetige Drehbewegung stellt die Drehung des Gefäßes relativ zum CM mit konstanter Winkelgeschwindigkeit dar.

Die krummlinige Bewegung des Gefäßes besteht aus Translation und Rotation. Unter stetige krummlinige Bewegung bezieht sich auf die Bewegung eines Schiffs, bei der sich die Winkel- und Lineargeschwindigkeit der CM des Schiffs im Laufe der Zeit weder in der Größe noch in der Richtung relativ zu den starr mit dem Schiff verbundenen Achsen ändert. Somit ist die stetige krummlinige Bewegung des Schiffes durch eine konstante Winkelgeschwindigkeit gekennzeichnet , Driftwinkel und Geschwindigkeit über Grund Schiff.

Bei der Zirkulationsbewegung dauert es am längsten, bis die lineare Geschwindigkeit des Gefäßes einen stabilen Wert erreicht. Im Endstadium ist die Annäherung der linearen Geschwindigkeit des Gefäßes an den stationären Wert monoton und langsam. Bei im Umlauf befindlichen Schiffen mit großer Tonnage kann die Lineargeschwindigkeit nach einer Drehung um einen Winkel von mehr als 270° einen konstanten Wert erreichen. Darüber hinaus kann es bei einer gleichmäßigen Zirkulation des Schiffes zu geringfügigen Schwankungen des Driftwinkels und der Winkelgeschwindigkeit kommen. Daher stellt sich die Frage, ab welchem ​​Zeitpunkt die Kreisbewegung des Schiffes als stabil gilt.

Wenn wir uns auf die Grenze zwischen evolutionärer und stationärer Bewegung konzentrieren, die in der Theorie der automatischen Steuerung akzeptiert wird, können wir davon ausgehen die Zirkulationsbewegung des Gefäßes wird hergestellt, wenn aktuelle Werte , , beginnen von ihren etablierten Werten abzuweichen
weniger als 3-5 %.

Da der Driftwinkel in der Zirkulation nicht gemessen wird und die lineare Geschwindigkeit des Schiffes mit einem großen Fehler gemessen wird, wird üblicherweise der Moment, nach dem die Kursänderung nahezu gleichmäßig wird, als Beginn der stetigen Zirkulation angenommen Zeitraum. Bei Schiffen mittlerer Tonnage tritt dieser Moment ein, nachdem das Schiff eine Drehung um etwa 130° gemacht hat. Untersuchungen zeigen jedoch, dass sich bei Zirkulationsbewegungen die Winkelgeschwindigkeit schneller einstellt Und . Der Driftwinkel und insbesondere die lineare Geschwindigkeit des Schiffes nähern sich später 3-5 % ihren stabilen Werten an.

Jetzt können wir Definitionen von Umlaufperioden geben.

Manövrierzeitraum (
) – der Zeitraum, in dem das Ruder von Null auf den ausgewählten Wert verstellt wird, beginnend mit dem Zeitpunkt, an dem die Lenkvorrichtung mit der Berechnung des ausgewählten Werts beauftragt wird.

Evolutionsperiode ( ) - das Zeitintervall vom Moment der Ruderverschiebung bis zu dem Moment, in dem die krummlinige Bewegung des Schiffes stabil wird.

Der stationäre Zeitraum beginnt mit dem Ende des zweiten Zeitraums und dauert so lange an, wie das Lenkrad in der angegebenen Position bleibt.

Um die Steuerbarkeit von Schiffen zu bewerten und zu vergleichen, Verkehr unter Referenzbedingungen. Der Beginn der Zirkulation entspricht dem Moment, in dem das Ruder eingestellt wird, und das Ende entspricht dem Moment, in dem sich der DP des Schiffes um einen Winkel von 360° dreht. Die Flugbahn einer solchen Zirkulation ist schematisch in Abb. 3.1 dargestellt

Abb. 3.1 Gefäßzirkulationsdiagramm.

Zirkulationsparameter.

Bei der Betrachtung der Zirkulation werden ihre Haupt- und Zusatzelemente unterschieden.

Die folgenden Zirkulationsparameter sind die wichtigsten.

Konstanter Zirkulationsdurchmesser - der Abstand zwischen den Positionen des DP des Schiffes auf entgegengesetzten Kursen während einer gleichmäßigen Umlaufbewegung, normalerweise zwischen dem DP im Moment einer 180°-Wendung und dem DP im Moment einer 360°-Wendung

Taktischer Zirkulationsdurchmesser - der Abstand zwischen der Linie des ursprünglichen Kurses und dem DP des Schiffes nach einer Drehung um 180. Der taktische Durchmesser kann (0,9–1,2) betragen.

Verlängerung - der Abstand zwischen den Positionen des CM des Schiffes in dem Moment, in dem sich das Ruder zu bewegen beginnt, und in dem Moment nach der Drehung des DP um 90, gemessen in Richtung des ursprünglichen Kurses. Etwa

Vorwärtsversatz - der Abstand von der ursprünglichen Kurslinie zum Schwerpunkt des Schiffes, um 90° gedreht. Es geht um
.

Umgekehrte Voreingenommenheit - die größte Abweichung des Schiffsschwerpunkts von der ursprünglichen Kurslinie in die der Ruderverschiebung entgegengesetzte Richtung. Die umgekehrte Vorspannung ist gering und beträgt
.

Driftwinkel - der Winkel zwischen dem DP und dem Geschwindigkeitsvektor des Schiffes.

Umlaufzeitraum - die Zeitspanne von dem Moment an, in dem sich das Ruder zu bewegen beginnt, bis sich das Schiff um 360° dreht.

Von den zusätzlichen Zirkulationsparametern sind die wichtigsten im Hinblick auf die Gewährleistung der Manövriersicherheit.

Halbe Breite des Kehrstreifens - der Abstand von der Zirkulationsbahn, in dem sich die am weitesten davon entfernten Punkte des Körpers während der Zirkulation befinden;

Distanz - der Abstand von der Position des Schiffsschwerpunkts im anfänglichen Moment der Zirkulation bis zu dem Punkt, an dem der Schiffsrumpf die Linie des ursprünglichen Kurses verlässt;

Maximale Ausdehnung der Gefäßspitze - der größte Abstand entlang des Anfangskurses von der Position des Schiffsschwerpunkts im ersten Moment der Zirkulation bis zur äußersten Schiffsspitze während des Manövers (kann auf ähnliche Weise bestimmt werden). maximale Schwerpunktausdehnung Schiff, einfach genannt maximale Verlängerung);

Maximale Vorwärtsverschiebung der Schiffsspitze - die größte seitliche Abweichung von der ursprünglichen Kurslinie zur äußersten Schiffsspitze während der Zirkulation (kann auf ähnliche Weise bestimmt werden). maximale Vorverlagerung des Massenschwerpunktes ein Schiff rief einfach an maximale Vorwärtsverschiebung).

Der Hauptparameter der Drehfähigkeit des Gefäßes ist der Durchmesser der stationären Zirkulation , hängt wenig von der Geschwindigkeit des Schiffes vor Beginn des Manövers ab. Diese Tatsache wurde durch zahlreiche Feldtests bestätigt. Die Ausdehnung des Schiffes hat diese Eigenschaft jedoch nicht und hängt von der Anfangsgeschwindigkeit des Schiffes ab. Bei langsamer Zirkulation ist die Dehnung etwa 10-5-20 % geringer als die Dehnung bei voller Geschwindigkeit. Daher ist es ratsam, in einem begrenzten Wassergebiet bei Windstille vor einer Wende in großem Winkel langsamer zu fahren.