Sobre os métodos de medição da velocidade de um navio. Linhas medidas. Navegação. Primeiros passos. Velocidade do navio Princípios para medir a velocidade do navio
05/12/2016
Para tornar-se navegador como profissional, você precisa ler muitos artigos náuticos de autoria de cientistas. Neste artigo, usando uma linguagem simples não carregada de terminologia complexa, tentaremos descobrir - que velocidades levam em conta o navegador.
Quando falamos sobre a velocidade de um navio, estamos olhando para duas grandezas. Um deles - é o movimento do navio na água. Conexão direta entre a hélice, o casco do navio e o ambiente aquático. O segundo é movimento de um navio em relação ao espaço do mundo. Este é o caminho, o segmento que percorremos em um determinado tempo. O fato é que o Oceano Mundial e toda a concha de água da Terra não são estáticos. É livre em seu movimento, embora esteja sujeito às leis físicas. O sistema das águas do mundo, sua interação, cria o movimento das massas de água, e uma embarcação marítima, junto com qualquer palha, participa desse movimento em escala colossal. Além disso, não se esqueça vento, que também afeta a velocidade do navio. Sobre tudo com mais detalhes.
STW—Velocidade através da água— Velocidade da embarcação na água
SOG— Velocidade sobre o solo — Velocidade da embarcação sobre o solo
Nó- Nó - uma unidade de medida para a velocidade de uma embarcação. Milha náutica por hora.
Então, estamos de vigia, vamos do ponto A ao ponto B. A toda velocidade, a hélice debulha a água, nosso navio, balançando nas ondas, corta a água com a proa. - esta é a água em que nosso navio, seu casco e propulsão estão imersos. Com o trabalho positivo desse sistema, a embarcação, como corpo físico, movimenta-se no meio aquático, recebendo sustentação. Compare isso com um nadador que rema metodicamente de um lado para o outro em uma piscina. Seu corpo se move pela água, que é limitada pelas paredes da piscina, não possui corrente que afete o nadador. Usando apenas sua força física, ele supera a distância, passando pela água.
Vamos voltar para o nosso navio. Uma vez que está no sistema de mundo correntes, então toda essa massa de água se move em uma determinada direção, levando consigo o navio. Se pararmos nosso navio, STW será 0. Mas vamos nos mover ao redor do globo junto com a água, indo de um ponto a outro. Vamos mover o navio novamente. Coloque no mapa de navegação localização. identificado Tempo. Novo infligido localização. medido distância viajada, dividido pelo tempo que identificamos. Temos a velocidade do navio em relação ao solo - SOG. Considere abstratamente nossa nave como um ponto físico que se move ao redor do planeta a uma certa velocidade. 
Vamos relembrar nosso nadador. Depois da piscina, nós o convidamos para nadar no rio. A princípio, ele tentou não remar e foi carregado rio abaixo. A velocidade do movimento em relação aos objetos costeiros tornou-se igual à velocidade da corrente. Ele começou a remar rio acima. Para voltar ao ponto de partida, ele teve que nadar mais rápido que a corrente. Com relação à água, ele nadou rapidamente ( STW) como em uma piscina. Mas em relação aos objetos costeiros, seu corpo não se movia tão rapidamente. A correnteza do rio "comeu" ele SOG. E, inversamente, se ele nadasse rio abaixo, isso o ajudaria a se mover.
atraso- um dispositivo para medir a velocidade de uma embarcação na água (pode ser de vários tipos, mais detalhes Esses são os exemplos mais simples e primitivos. Para entender completamente a imagem, o navegador deve aprender o básico geometria vetorial, ou seja, a adição e subtração de vetores.
Na navegação moderna, temos à nossa disposição um instrumento observação por satélite — GPS, que dá continuamente localização navio, respectivamente, calculando SOG, o que sem dúvida ajuda o navegador durante o trabalho.
A seguir, em SOG pode afetar significativamente, criando deriva do vento. Especialmente, afeta navios com grande vento yu, como navios porta-contêineres, RO-RO, navios de passageiros, grandes petroleiros em deslocamento de lastro e outros. Por exemplo, em um forte vento contrário SOG diminuirá e vice-versa, com uma direção justa, o vento “ajudará” o navio a superar a resistência da água.
Esperamos que este artigo introdutório Navegação. Primeiros passos. Velocidade da embarcação." irá ajudá-lo a entender a ciência Navegação .
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Navegação. Primeiros passos. Velocidade da embarcação. (c) NavLib
Pelo atraso. A precisão da orientação depende muito de informações confiáveis sobre a velocidade da embarcação. Ao nadar em lagos e reservatórios, a velocidade média em relação ao fundo pode ser determinada a partir do registro.
As pernas são de vários modelos. As toras da plataforma giratória, trabalhando com o princípio de uma plataforma giratória hidrométrica, são estacionárias e avançam conforme necessário a partir do fundo da embarcação. Os registros hidrodinâmicos são dois tubos que medem a pressão da água externa durante o movimento e o estacionamento. Quanto maior a velocidade, maior a pressão em um dos tubos. A diferença de pressão pode ser usada para avaliar a velocidade da embarcação. Em geral, as toras são dispositivos eletromecânicos complexos.
A vazão do rio, atuando no tronco, permite determinar a partir dele apenas a velocidade da embarcação em relação às águas calmas, mas não em relação à costa. Além disso, correntes desiguais e o movimento da embarcação nas curvas do canal distorcem as leituras dos registros.
Ao longo do comprimento do casco do navio. A velocidade da embarcação em relação ao fundo pode ser determinada por um dos seguintes métodos. Na proa e na popa, são selecionados dois planos de superestruturas, perpendiculares ao plano diametral da embarcação, ou dois objetos que criam planos de observação principais. Dois observadores ficam nos aviões de observação de proa e popa H e K(Fig. 78). Os observadores escolhem um objeto fixo P, localizado na costa ou na água. No momento da chegada do objeto no plano de visada nasal, o observador H dá um sinal pelo qual o observador Para percebe o tempo. Quando o item chegar P observador de avião de avistamento de ré PARA. também faz um carimbo de data/hora. A distância entre os planos de mira / e o tempo são usados para calcular a velocidade.
As marcações do tempo podem ser feitas por um terceiro observador na ponte, de acordo com os sinais dos observadores H e Para no momento da chegada do objeto P em aviões à vista.
Arroz. 78. Para a definição de velocidade
movimento do navio ao longo do casco
Com menos precisão, a velocidade é calculada ao mirar um objeto P em um objeto do navio, quando o plano de visada principal estiver ausente ou quando o objeto de visada estiver na boca da proa e na popa do navio.
Com a ajuda da localização de direção do assunto. A essência deste simples e confiável
método é o seguinte. No plano diametral de uma embarcação que se move em linha reta, entre os pontos a e b (Fig. 79), meça a distância eu chamado de base. Estar nos pontos a e b , observadores nos mesmos momentos medem os ângulos a1 a2 a3 B1 B2 B3, etc. entre a base e a direção do objeto P.
Ao processar as medições obtidas, uma linha arbitrária é desenhada em uma folha de papel, na qual é colocado um ponto que determina o objeto localizador de direção. A partir deste ponto, sob os ângulos medidos a1, b1, etc., linhas de direção de comprimento arbitrário são desenhadas. Observando o comprimento da base da régua em qualquer escala, eles a encaixam entre as linhas de rumo, paralelas ao curso, até que as toque com as marcas correspondentes. Assim, a posição do casco do navio é determinada nos momentos de rumo encontrando. A distância percorrida pela embarcação durante a localização de direção, levando em consideração a escala aceita, é retirada diretamente do gráfico.
Dois DFs são suficientes para construir um esquema, mas o resultado é mais confiável com vários DFs.
A localização da direção de um objeto é realizada usando uma bússola ou outra ferramenta goniométrica. Na ausência delas, utiliza-se uma pastilha, que pode ser uma folha de compensado, papelão grosso, um pedaço de tábua larga ou uma mesa de deck.
Um tablet com uma folha de papel é colocado acima do ponto de mira. Uma linha é desenhada na folha, coincidindo com a linha de base. O localizador de direção é um bloco de madeira com uma borda lisa.
O observador no momento de encontrar a direção, direcionando o corte da barra para o objeto, traça uma linha a lápis e marca com o número da medida. Os cantos do tablet são removidos usando um transferidor.
Arroz. 79. Para determinar a velocidade da embarcação usando a localização de direção dela
A localização da direção é realizada da seguinte maneira. Os observadores, tendo verificado seus relógios, se dispersam para seus lugares. Nos mesmos momentos, por exemplo, após 15 ou 20 s, eles tomam o rumo do mesmo objeto. A descoberta de direção pode ocorrer nos sinais de um terceiro observador. Determinando a distância e o tempo percorrido, é fácil calcular a velocidade.
O método proposto é aplicável para determinar as qualidades de manobra da embarcação: trajetória inercial, circulação, etc.
Pela velocidade relativa de aproximação dos navios. Conhecendo as distâncias entre as embarcações que se aproximam ou ultrapassadas, bem como a velocidade da embarcação que se aproxima ou ultrapassada, você pode determinar a velocidade da sua embarcação ou, inversamente, calcular a velocidade do trem que se aproxima ou ultrapassado a partir de sua própria velocidade. |
Denote: S - distância entre navios, v1- a velocidade do nosso navio, v2 é a velocidade do navio que se aproxima ou ultrapassado, t- hora de aproximação. Então
Nesta fórmula, o sinal de mais "+" é considerado para o caso de encontro de navios e o sinal de menos (-) para ultrapassagem.
Ao ultrapassar navios, a velocidade relativa de aproximação é igual à diferença de velocidades e, ao se encontrar, a soma das velocidades de ambos os navios. Em outras palavras, no primeiro caso, a embarcação ultrapassada parece estar parada, e a que está ultrapassando se move a uma velocidade igual à diferença de suas velocidades. No segundo caso, um dos navios parece estar parado, enquanto o outro se move com velocidade igual à soma das velocidades dos dois navios.
Durante a navegação, a fórmula acima tem aplicação limitada e só pode ser usada em casos especiais. Portanto, a determinação da velocidade, bem como o tempo e a distância percorrida pelos navios durante encontros e ultrapassagens, pode ser feita de acordo com o nomograma universal de D.K. Zemlyanovsky (Fig. 80). É fácil de usar, aplicável em condições de navios e permite resolver rapidamente qualquer problema sem cálculos intermediários, desde que os navios estejam se movendo no mesmo curso ou em cursos paralelos.
O nomograma possui três escalas, e cada uma delas, por conveniência, possui dupla dimensão. A regra de usar um nomograma é clara em sua chave. Por exemplo, entre um navio que se move a uma velocidade de 20 km/h e um trem empurrado no momento de sinalizar uma divergência, a distância é de 2,5 km. É necessário determinar a velocidade do trem se o tempo de aproximação for de 300 s.
Para determinar a velocidade do empurrador, uma régua (lápis, folha de papel, linha) é aplicada na escala superior até a marca de 300 s (ver Fig. 80) e na escala intermediária até a marca de 2,5 km. A resposta é lida na escala inferior - 30 km / h. Esta é a velocidade de aproximação conjunta, portanto a velocidade do empurrador é de 10 km/h.
Como você sabe, em condições de bordo ao navegar em vias navegáveis interiores, muitas vezes não é possível realizar nem mesmo corridas aritméticas simples.
Arroz. 80. Nomograma para determinar a velocidade da embarcação, o tempo e a distância percorrida pelas embarcações ao se encontrarem e ultrapassarem
quatro. Portanto, o nomograma pode ser usado para resolver problemas sobre tempo e distância ao encontrar e ultrapassar navios.
Mostraremos os métodos de cálculo de acordo com o nomograma usando exemplos. Os mestres de barcos não devem se esforçar para obter valores muito precisos, como décimos de metro e segundo. Para grandes distâncias, é perfeitamente aceitável arredondar os valores resultantes para centenas de metros, para pequenas - até dez ou até um metro.
Exemplo l. A velocidade de dois navios de carga seca que se aproximam: descendo - 23 km / h, subindo - 15 km / h. A distância entre os navios é de 1,5 km. É necessário determinar o tempo e a distância percorrida pelos navios antes do encontro.
Decisão. A soma das velocidades dos navios será de 38 km/h. Encontramos na escala inferior um ponto com marca de 38 km e aplicamos uma régua sobre ele. Aplicamos a outra extremidade da régua à marca de 1500 m na escala de distância e lemos a resposta na escala superior - 140 s.
A velocidade do barco vindo de cima é de 23 km/h. Aplicamos a régua na escala inferior à marca de 23 km e a outra extremidade da régua à marca de 140 s, lemos a resposta na escala de distância - 900 m. Em seguida, o caminho percorrido por baixo pelo movimento navio é de 600 m.
Exemplo 2. Um trem de 150 m de comprimento, subindo a uma velocidade de 8 km / h, de uma distância de 300 m, dando sinal verde, começa a ultrapassar um cargueiro de 50 m de comprimento, que está se movendo a uma velocidade de 14 km / h. Calcule o tempo total de ultrapassagem e a distância.
Decisão, A distância total, ou seja, levando em consideração os comprimentos do navio e a composição, é de 500 m (300 + 150 4 "50 = 500 metros). A diferença de velocidade é de 5 km/h.
Para determinar o tempo, aplicamos uma ponta da régua na escala esquerda na marca de 6 km/h, e o meio da régua na marca de 500 m na escala de distância. A resposta é lida na escala superior - 320 s. A distância total percorrida pelo navio ultrapassante desde o início do sinal verde é igual ao produto de sua velocidade pelo tempo de ultrapassagem. De acordo com o nomograma, isso é determinado pelo método já conhecido. Aplicamos a ponta da régua na marca de 14 km/h, e a ponta direita na marca de tempo de 320 s. Lemos a resposta na escala média - 1250 m.
Como pode ser visto nos exemplos acima, com a ajuda de um nomograma, você pode resolver de forma fácil e simples quaisquer problemas de passagem e ultrapassagem de navios, estando diretamente no navio.
Com a ajuda do radar. Para determinar a velocidade do movimento, os radares são os mais utilizados entre os meios técnicos. A tela do radar possui círculos de alcance fixo (RCDs) que podem ser usados para determinar distâncias. Alguns radares têm círculos de alcance móvel (VRMs) que tornam ainda mais conveniente medir distâncias. Medindo a distância percorrida em um objeto com a ajuda de um radar e observando o tempo, a velocidade do movimento é calculada.
De acordo com o mapa de navegação ou de acordo com o diretório. NO Nesse caso, a distância percorrida é determinada a partir de um mapa ou livro de referência e o tempo é determinado a partir do relógio. Ao dividir o comprimento da seção passada pelo tempo, a velocidade do movimento é calculada. Este método é mais comum ao navegar em barcos fluviais.
A velocidade da embarcação no processo de testes de alta velocidade é encontrada de várias maneiras.
É comum determinar a velocidade de uma embarcação em linhas de medição especiais equipadas com alinhamentos costeiros secantes (transversais), cuja distância entre eles é conhecida com precisão. Na linha medida, a velocidade da embarcação é determinada pelo tempo que a embarcação leva para percorrer uma distância conhecida entre os alinhamentos. Este método é uma das formas mais precisas de medir a velocidade de um navio.
As linhas de medição de cabo, que são algum tipo das linhas de medição mencionadas com seções transversais, também têm uma aplicação conhecida. Na linha de medição do cabo, a embarcação passa sobre os cabos elétricos colocados no fundo do fairway na direção do movimento da embarcação. A corrente elétrica é passada através de cabos, cuja distância entre eles deve ser conhecida com precisão. Equipamentos eletrônicos especiais instalados no navio registram o momento em que o navio passa sobre o cabo.
Recentemente, vários sistemas de radionavegação, em particular os sistemas de fase, começaram a ser amplamente utilizados para medir a velocidade de uma embarcação.
A velocidade do navio também pode ser medida com relativamente menos precisão usando a própria estação de radar do navio, que sucessivamente em intervalos curtos mede a distância a um objeto específico que reflete bem as ondas de rádio.
Medir a velocidade de um navio usando um leque de rolamentos de dois objetos ou usando outros métodos de navegação, por exemplo, usando faróis, cuja distância entre eles é conhecida, não tem precisão suficiente.
Todos os métodos acima e muitos outros, incluindo o método principal para determinar a velocidade de uma embarcação em uma linha de medição, têm uma desvantagem comum, que é que a velocidade da embarcação é encontrada em relação à costa e não à água . Ao mesmo tempo, a influência do vento ou das correntes das marés, que é difícil de avaliar com precisão, é sobreposta às medições. Entretanto, para a realização de testes de velocidade e para posterior aproveitamento dos dados obtidos, é necessário conhecer a velocidade da embarcação em relação à água que a circunda, ou seja, na ausência de corrente. Portanto, as condições e o local de teste são escolhidos de forma que a influência da corrente seja a menor ou seja direcionada, se possível, ao longo da seção de medição. Nestes casos, os percursos do vaso nas seções de medição são feitos em direções opostas e em uma determinada sequência.
Apesar de algumas dificuldades, a determinação da velocidade de uma embarcação em uma linha medida ou usando auxílios de rádio navegação deve sempre ser preferida à medição de velocidade usando navios regulares e toras especiais ou palhetas hidrométricas devido à baixa precisão destas últimas, embora meçam a velocidade de a embarcação diretamente em relação à água.
Para testes de alta velocidade, devem ser utilizadas linhas de medição, localizadas próximas ao local de construção ou base da embarcação, o que economizará tempo e combustível necessário para se aproximar da linha de medição. Além disso, devido ao consumo de combustível ao se deslocar para uma linha de medição remota, é difícil fornecer um determinado valor do deslocamento do navio.
A profundidade da água na área da linha medida, ou seja, sua seção de medição e na aproximação a ela (em ambos os lados), bem como na área do navio virando para o curso oposto, deve ser suficiente para excluir o efeito de águas rasas na resistência da água ao movimento do navio e, portanto, sua velocidade.
Sabe-se que o sistema de ondas criado pela embarcação quando se move em águas rasas difere do sistema de ondas em águas profundas e depende do regime caracterizado pelo chamado número de Froude em águas rasas.
Onde σ é a velocidade do navio, m/s; g - aceleração de queda livre, m/s2; H - profundidade do fairway, m.
Uma mudança na natureza da formação das ondas leva a um aumento ou diminuição da resistência ao movimento da embarcação e, portanto, afeta sua velocidade.
Ao mesmo tempo, desenvolve-se um contrafluxo de água, aumentando a velocidade do escoamento em torno do casco e, conseqüentemente, a resistência ao atrito do navio. A exclusão completa da influência de águas rasas requer grandes profundidades da linha medida, que nem sempre são possíveis de fornecer (Tabela 1).
Tabela 1. Valores da profundidade mínima da linha medida, m 
Como resultado, ao determinar as profundidades mínimas exigidas, geralmente parte-se de uma perda de velocidade devido à influência da água rasa, que é de 0,1% do valor medido. Para atender a essas condições, o valor Frh≥0,5 deve ser considerado para a resistência de onda e para a resistência ao atrito 
É com base nessa abordagem que as regras de teste desenvolvidas pela 12ª Conferência Internacional de Piscinas Experimentais recomendam que a profundidade mínima permitida na linha de medição seja maior que a calculada pelas fórmulas 
onde B e T são a largura e o calado do navio, respectivamente. Um método semelhante é recomendado pelo normal doméstico OH-792-68, no entanto, as fórmulas são escritas na forma
A linha de medição, se possível, deve estar localizada em uma área protegida dos ventos predominantes e das ondas do mar. Por fim, um pré-requisito é a presença de espaço suficiente em ambas as extremidades da linha de medição, o que é necessário para a livre manobra da embarcação após o término da corrida na seção de medição, virando para o curso oposto e aceleração após a curva.
Os desvios permitidos da profundidade da água nas aproximações da seção de medição da linha de medição não devem exceder ± 5%.
A linha de navegação do navio na linha de bitola deve estar a pelo menos duas a três milhas de perigos costeiros. O descumprimento dessa condição gera o risco de a embarcação em altas velocidades, mesmo em manobras corretas, encalhar quando o leme for travado.
Nem sempre é possível atender a todos os requisitos listados acima, portanto, o número de linhas de medição completas é muito limitado.
Na tabela. 2 mostra alguns dados que caracterizam as linhas medidas de vários estados estrangeiros. Como pode ser visto na tabela, o comprimento das seções de medição dessas linhas é diferente e as profundidades de muitas delas são insuficientes para testar embarcações de velocidade relativamente alta.
| Linhas de medida | Comprimento da seção de medição, milha | O verdadeiro curso do navio, granizo | Profundidade da linha medida durante as marés baixas mais fortes, m |
| Inglaterra | |||
| skelmorley Gao Loh Abdominal polperro Portland a foz do rio segredos Plymouth |
1 1 1 1,15 1,43 1 1 |
0 e 180 156 e 335 111 e 191 86 e 226 134 e 314 161 e 341 93 e 273 |
65-75 30-40 44-52 31-37 31 20 20-28 |
| Dinamarca | |||
| cerca de. Bornholm | 1 | - | 70-80 |
| França | |||
| Porquerolle Thaya: 1ª seção 2º 3º Croix-Trevignon |
3,50 2,36 4,70 5,6 |
48 e 228 48 e 228 48 e 228 120 e 300 |
70-80 70-80 70-80 40 |
| EUA | |||
| terra rochosa | 1 | 0 e 180 | - |
Na fig. A Figura 3 mostra um diagrama de uma linha de medição perto de Rockland (EUA), onde um grande número de testes de navios de alta velocidade, incluindo pesquisas, foram realizados. Esta linha cumpre a maioria dos requisitos listados acima, mas não está protegida dos ventos de oeste e das ondas que eles causam. O comprimento da seção de medição é igual a uma milha náutica (1852 m), o comprimento de cada seção de aceleração é de três milhas náuticas. A linha de medição está equipada com duas seções costeiras transversais (secantes) perpendiculares à seção de medição. Uma das seções transversais está equipada com três sinais (escudos), a outra - com dois.
Arroz. 3. Esquema de uma linha de medição em Rockland (EUA). Δ - sinal principal.
Além disso, marcos são colocados ao longo da linha de corrida para orientação do navegador, indicando os limites das seções de aceleração e medição.
Muitas linhas de medição são equipadas com os chamados alinhamentos principais, na linha na qual a seção de medição está localizada. Atualmente, a presença de um alinhamento de avanço não é considerada obrigatória, embora ainda haja uma opinião de que é necessária nos casos em que exista uma corrente na área da linha medida que não coincida com a direção de a linha medida. No entanto, esta opinião está errada: construções geométricas simples mostram que, neste caso, quando a embarcação é guiada ao longo do alinhamento principal da mesma forma que a bússola, a embarcação percorre uma distância maior que a distância entre as linhas de alinhamento. É por isso que é apresentado o requisito de que a direção do fluxo coincida com a direção da linha medida ou, em qualquer caso, faça um ângulo com ela que não exceda 15-20 °.
Os sinais principais (Fig. 4) das linhas medidas são blindagens instaladas a uma altura que podem ser vistas claramente do mar. Normalmente, a blindagem frontal, ou seja, a blindagem localizada mais próxima da seção de medição da linha de medição, é instalada um pouco mais abaixo que a traseira, de forma que no momento em que o navio passa pelo alinhamento, as blindagens se sobrepõem, tornando quase um todo na direção vertical. No meio dos escudos, são aplicadas faixas verticais de cores vivas, que também devem ser bem visíveis do mar.
Arroz. 4. Marcas iniciais da linha de medição.
Arroz. 5. Sensibilidade linear de alinhamentos.
1 - marca de alinhamento frontal; 2 - marca de alinhamento traseiro.
No entanto, um observador em um navio cruzando os alinhamentos transversais da linha de medição em ângulos retos não pode determinar com precisão quase absoluta o momento em que a linha de alinhamento passa, ou seja, o momento em que as faixas intermediárias dos escudos estão na mesma linha reta vertical, como se constituíssem uma continuação um do outro.
A magnitude do erro na determinação do momento de cobertura completa das faixas intermediárias das blindagens de alinhamento depende da chamada sensibilidade linear do alinhamento (Fig. 5).
O poder de resolução de um olho normal é de um minuto de arco. Vamos colocar na linha de corrida do navio ao longo da linha medida (Fig. 5) o segmento A1A2, correspondente a um minuto de arco. No intervalo A1A2, o ângulo entre os dois sinais é menor que um minuto, e, portanto, qualquer ponto desse intervalo pode servir como marca para o início da medição de velocidade. O valor OA1=OA2 é chamado de sensibilidade linear do alvo e é indicado pela letra W.
Para encontrar uma expressão para W, usamos a relação
tgα=tg(β-γ). (1.2)
convertido para a forma
Depois de substituir os valores tg β e tg γ na expressão (1.3) e transformações simples, temos
O primeiro termo do lado direito da expressão (1.4) pode ser desprezado, pois será de uma ordem maior de pequenez em comparação com os dois seguintes. Então a equação (1.4) assume a forma
dW = tg αDc (Dc + d), (1,5)
Onde
Substituindo a tangente do ângulo por um arco e o ângulo pelo valor da resolução do olho, bem como inserindo o fator de iluminação do alvo a "(para luz do dia α"=2 e para luz noturna α"=3,5) , obtemos o valor da sensibilidade linear do alvo (em metros)
Onde
Dc - distância do sinal frontal do alinhamento da secante ao material rodante da linha de medição, m; ao - ângulo de resolução do olho; d - distância entre os sinais principais, m.
Aqui estão os valores de sensibilidade das seções secantes de uma das linhas de medição estrangeiras:
Se tomarmos a sensibilidade de um par de alinhamentos igual à metade do possível erro absoluto, então o erro relativo no comprimento da seção medida da linha (alvos 2-3) será igual a 0,4%.
Conforme pode ser observado pela fórmula (1.6), para diminuir o erro na determinação da distância entre as seções e, consequentemente, aumentar a sensibilidade das seções, é necessário que a relação Dc:d seja a menor possível. Na prática, no entanto, essa proporção geralmente nunca é inferior a três.
Para avaliar a influência do erro no tempo, bem como a influência da sensibilidade dos alinhamentos e do comprimento da linha de corrida nos resultados da medição da velocidade, é necessário considerar a dependência da velocidade do navio com o caminho e o tempo
v=s/t (1,9)
onde v é a média aritmética de várias medições de velocidade, m/s; s - média aritmética do caminho, m; t é a média aritmética do tempo de execução, s.
Como se sabe, o erro no resultado das medições indiretas (a velocidade é calculada a partir do percurso medido e do tempo) é composto pelos erros nos resultados de cada medição direta incluída na indireta. Nas medições indiretas, o erro relativo (rms, provável ou limite) de cada medição direta é encontrado e o erro relativo total da medição indireta é calculado. Sim, neste caso
onde εν - erro relativo da medição da velocidade, .%; εs - erro de medição do caminho relativo; εt - erro relativo da medição do tempo de viagem.
Expressando erros relativos em termos de prováveis, obtemos
ou, após substituição, t = s/v .
Onde ρs é o provável erro de medição do caminho, m; ρt - erro provável na medição do tempo de viagem, s (segundo ρt = 0,5 s). Provável erro de medição de caminho
se a sensibilidade de ambos os alinhamentos for considerada a mesma e igual à metade da soma de suas sensibilidades, e o número de execuções no modo for igual a três.
Substituindo esses valores na fórmula (1.12) e transformando-a, obtemos
Assim, a magnitude do erro dependerá de três componentes: a sensibilidade das linhas secantes, o comprimento do percurso ao longo da linha de medição e a velocidade da embarcação.
Como exemplo, na Tabela. 3 mostra dados sobre a precisão da medição da velocidade da embarcação em uma das linhas de medição. Com base nesses dados, pode-se concluir que as velocidades medidas, independentemente da velocidade do navio, são determinadas com alto grau de precisão. Portanto, na seção da linha de medição entre o segundo e o terceiro alinhamento, os erros na medição da velocidade são de 0,35 a 0,40%. Com o aumento do comprimento da linha de medição (a seção entre o primeiro e o segundo alinhamento é de uma milha, entre o segundo e o terceiro alinhamento - duas milhas e entre a primeira e a terceira - três milhas), o erro de medição de velocidade diminui drasticamente .
| Velocidade da embarcação, nós | Sensibilidade média dos portões, m | ||
| 12.8 (trecho entre o primeiro e o segundo alinhamentos) | 14.9 (trecho entre o segundo e terceiro alinhamentos) | 13.0 (seção entre o primeiro e terceiro alinhamentos) | |
| 8 12 16 20 24 28 32 36 30 |
0,58 0,59 0,61 0,63 0,66 0,69 0,72 0,75 0,79 |
0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,40 0,42 0,43 |
0,20 0,20 0,21 0,22 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 |
No entanto, isso não significa que seja mais conveniente fazer percursos em longas linhas medidas, pois isso aumenta os erros causados \u200b\u200bpela possível operação desigual dos mecanismos principais em longas distâncias e a influência de influências externas perturbadoras, levando a um curso desvio de uma linha reta.
Ao atribuir o comprimento da seção de medição da linha de medição, também deve ser levado em consideração que durante os testes de alta velocidade (na ausência de equipamento automático para registrar as leituras do instrumento), às vezes é necessário medir o torque na hélice eixo pelo menos oito a dez vezes ou para remover diagramas indicadores uma ou duas vezes, bem como várias vezes para medir a frequência de rotação dos eixos da hélice e determinar alguns parâmetros da operação da usina. Tudo isso leva pelo menos quatro minutos. Assim, o comprimento mínimo do percurso s na linha medida, que é função do tempo necessário para realizar as medições indicadas e determinar a velocidade do navio, pode ser calculado pela fórmula
s = 0,067νs (1,15)
onde νs é a velocidade do navio, nós, s é a quilometragem do navio, milhas.
Um fator dimensional de 0,067 corresponde a aproximadamente 4 minutos, ou seja, o tempo necessário para realizar as medições.
O conhecimento constante pelo navegador da velocidade confiável de sua embarcação é uma das condições mais importantes para uma navegação sem acidentes.
O movimento do navio em relação ao fundo a uma velocidade chamada absolitário,é considerado na navegação como o resultado da soma do vetor velocidade da embarcação em relação à água e o vetor corrente atuante na área de navegação.
Por sua vez, o vetor velocidade do navio em relação à água (referircorpoRapidez)é o resultado do trabalho de propulsão do navio e da ação do vento e das ondas no navio.
Na ausência de vento e ondas, é simplesmente determinado pela frequência de rotação das hélices.
Conhecer a velocidade permite determinar a distância percorrida pela embarcação S em milhas:
S cerca de = V cerca de t, (38)
onde V sobre - a velocidade da embarcação, determinada pela frequência de rotação das hélices, nós; t- tempo de navegação da embarcação, h.
No entanto, este método é impreciso, pois não leva em consideração a mudança no estado da embarcação (incrustação do casco, mudança no calado), a influência do vento e das ondas. Os seguintes fatores influenciam a velocidade da embarcação na água.
1. O grau de carga, balanço e caimento da embarcação. A velocidade do navio muda com o calado. Normalmente, em boas condições meteorológicas, um navio em lastro tem uma velocidade ligeiramente superior a um totalmente carregado. Porém, com o aumento do vento e das ondas, a perda de velocidade de uma embarcação em lastro passa a ser muito maior do que a de uma embarcação a plena carga.
A guarnição tem um efeito significativo na mudança de velocidade. Como regra, o acabamento no nariz reduz a velocidade. Um ajuste significativo na popa leva aos mesmos resultados. A opção de ajuste ideal é selecionada com base em dados experimentais.
A presença do balanço da embarcação provoca seu afastamento sistemático do rumo dado em direção ao costado elevado, consequência da violação da simetria dos contornos da parte do casco submersa na água. Por esta razão, é necessário recorrer com mais frequência ao deslocamento do leme para manter a embarcação no curso, o que, por sua vez, leva a uma diminuição da velocidade da embarcação.
2. O vento e as ondas geralmente atuam no navio ao mesmo tempo e, via de regra, causam perdas de velocidade. Ventos contrários e ondas criam resistência significativa ao movimento da embarcação e prejudicam sua controlabilidade. As perdas de velocidade neste caso podem ser significativas.
Ventos e ondas na mesma direção reduzem a velocidade da embarcação principalmente devido a uma forte deterioração em sua controlabilidade. Apenas com vento de cauda fraco e ondas leves, alguns tipos de navios apresentam um ligeiro aumento de velocidade.
3. A incrustação do casco é observada quando os navios navegam em quaisquer condições, tanto em água doce como salgada. A incrustação ocorre mais intensamente em mares quentes. A consequência da incrustação é um aumento na resistência da água ao movimento da embarcação, ou seja, redução de velocidade. Nas latitudes médias, após seis meses, a diminuição da velocidade pode chegar a 5 - 10%. O combate à incrustação é feito com limpeza sistemática do casco do navio e pintura com pintura especial
cores crescentes.
4. Água rasa. O efeito da água rasa na redução da velocidade da embarcação
começa a afetar as profundidades na área de navegação
H≤4Tcp + 3V 2 /g,
Onde H - profundidade, m
Tcp, - calado médio da embarcação, m;
V- velocidade da embarcação, m/s;
g- aceleração da gravidade, m/s 2 .
Assim, a dependência da velocidade do navio com a velocidade de rotação das hélices, determinada para condições específicas de navegação, será violada sob a influência desses fatores. Nesse caso, os cálculos da distância percorrida pelo navio, realizados pela fórmula (38), conterão erros significativos.
Na prática da navegação, a velocidade de uma embarcação às vezes é calculada usando a relação conhecida
V=S/ t,
Onde V- velocidade da embarcação em relação ao solo, nós;
S - distância percorrida a uma velocidade constante, milhas; t - tempo, h.
A contabilização da velocidade e distância percorrida pela embarcação é realizada com mais precisão por meio de um dispositivo especial - um log.
Para determinar a velocidade da embarcação, são equipadas linhas de medição, cujas áreas de localização estão sujeitas aos seguintes requisitos:
falta de influência de águas rasas, o que é assegurado a uma profundidade mínima determinada a partir da relação
N/T≥ 6,
Onde H- profundidade da área da linha de medição, m; T- calado da embarcação, m;
proteção contra ventos e ondas predominantes;
a ausência de correntes ou a presença de correntes constantes fracas coincidindo com as direções das corridas;
a possibilidade de livre manobra dos navios.
Arroz. 23. Linha de medição
O equipamento da linha de medição (Fig. 23), via de regra, consiste em várias seções secantes paralelas e uma perpendicular a elas. As distâncias entre linhas secantes são calculadas com alta precisão. Na maioria dos casos, a linha de passagem dos navios é indicada não pelo alinhamento principal, mas por bóias ou marcos definidos ao longo dele.
Normalmente, as medições são feitas em carga total e em lastro para os principais modos de operação do motor. Durante o período de medições na linha de medição, o vento não deve exceder 3 pontos e a excitação - 2 pontos. A embarcação não deve ter adornamento e o caimento deve estar dentro dos limites ideais.
Para determinar a velocidade, a embarcação deve estar na bússola em um curso perpendicular às linhas dos alinhamentos secantes e desenvolver uma determinada frequência de rotação das hélices. A medição da duração da corrida geralmente é feita de acordo com as leituras de três cronômetros. No momento de cruzar o primeiro alvo secante, os cronômetros são acionados e a cada minuto eles registram as leituras dos tacômetros. Os cronômetros param na interseção do segundo alvo da secante.
Calculado o tempo médio de execução de acordo com as indicações dos cronômetros, a velocidade é determinada pela fórmula
V = 3600S/t, (39)
onde S é o comprimento da corrida entre as linhas secantes, milhas;
t- a duração média do percurso entre as retas secantes, s; V- velocidade do navio em relação ao solo, nós.
A velocidade de rotação das hélices é determinada como a média aritmética das leituras do tacômetro durante a corrida.
Se não houver corrente na área da linha de medição, as velocidades relativas ao solo e à água são iguais. Nesse caso, basta fazer apenas uma corrida. Se houver uma corrente constante de direção e velocidade na área de manobra, é necessário fazer duas voltas em sentidos opostos. A velocidade relativa da embarcação V 0 e a frequência de rotação das hélices P neste caso será determinado pelas fórmulas:
Vo \u003d (V 1 + V 2) / 2, (40)
n=(n 1 + n 2)/2, (41)
Arroz. 24. Gráfico da dependência da velocidade com a frequência de rotação das hélices
onde V 1 , V 2 - a velocidade do navio em relação ao fundo na primeira e segunda voltas; n 1 e n 2
- frequência de rotação das hélices na primeira e segunda voltas.
Quando uma corrente de variação uniforme atua na região da linha de medição, recomenda-se fazer uma terceira passagem no mesmo sentido da primeira, e a velocidade livre da influência da corrente é calculada ncerca de fórmula aproximada
V 0 \u003d (V 1 + 2V 2 + V 3) / 4. (42)
Se a natureza da mudança na corrente for desconhecida ou eles quiserem obter um resultado mais preciso, quatro execuções são feitas e a velocidade é calculada pela fórmula
V 0 \u003d (V 1 + 3V 2 + 3V 3 + V 4) / 8. (43)
A velocidade rotacional média das hélices nesses casos é calculada para três e quatro corridas, respectivamente:
n \u003d (n 1 + 2n 2 + n 3) / 4; (44)
n = (n 1 + 3n 2 + 3n 3 + n 4)/8. (45)
Assim, a velocidade e a velocidade de rotação das hélices são determinadas para vários modos de operação dos motores principais em carga e em lastro. Com base nos dados obtidos, são construídos gráficos da dependência da velocidade com a velocidade de rotação das hélices para vários carregamentos da embarcação (Fig. 24).
Com base nesses gráficos, é compilada uma tabela de correspondência entre a velocidade das hélices e a frequência de rotação das hélices ou uma tabela de correspondência da velocidade de rotação das hélices com a velocidade do navio.
Se, com base nos resultados da passagem pela linha de medição, qualquer velocidade e a velocidade de rotação correspondente das hélices forem conhecidas, é possível calcular o valor da velocidade para qualquer valor intermediário da velocidade de rotação das hélices usando a fórmula Afanasiev
V E \u003d V 0 (n 1 / n 0) 0, 9, (46)
onde V0 - velocidade conhecida na frequência de rotação da hélice n 0 ; V E, - a velocidade desejada para a velocidade de rotação do propulsor n 1 .
Assim, tendo determinado a velocidade do seu navio de acordo com o gráfico de sua dependência da velocidade de rotação das hélices, você pode calcular a distância percorrida em milhas náuticas usando a fórmula
onde V 0 - velocidade da embarcação, nós; t- tempo de navegação, min.
Se a distância percorrida for conhecida, então o cálculo do tempo de navegação é realizado: v
De acordo com essas fórmulas, foram compiladas as tabelas "Distância por tempo e velocidade" e "Tempo por distância e velocidade" nos apêndices 2 e 3 do MT - 75, respectivamente.
Os cálculos da distância percorrida usando a velocidade determinada pela frequência de rotação das hélices V o6 são realizados apenas na ausência de atraso ou para controlar sua operação.
Determinar a velocidade da embarcação pelo modo de velocidade da hélice.
As toras são usadas para medir a velocidade de grandes navios. Em navios pequenos, um simples log dá grandes erros na determinação da velocidade e nem sempre é possível aplicá-lo. Portanto, para barcos pequenos, é mais fácil determinar a velocidade a partir de tabelas ou gráficos que expressam a dependência da velocidade com o número de rotações da hélice. Para ter tais tabelas ou gráficos, é necessário determinar a velocidade do navio na linha medida para diferentes rotações da hélice (Fig. 59). A determinação da velocidade é realizada em clima favorável. A guinada da embarcação no rumo não deve exceder ± 2°.
Arroz. 59. Esquema do equipamento da linha de medição
A linha de medição está equipada com uma linha principal, ao longo da qual a embarcação mantém seu curso, e quatro ou mais linhas secantes, cujas distâncias são medidas com precisão. A velocidade da embarcação na linha medida é medida em operação constante do motor. Para eliminar erros na determinação da velocidade devido à influência do vento e da corrente, duas corridas são feitas no mesmo modo de operação do motor - em uma direção e na outra.
Pelo cronômetro, eles percebem o momento em que a embarcação passa pelos alinhamentos secantes. Conhecendo o tempo t 1, t 2, t 3 e a distância entre as seções secantes S 1, S 2, S 3, a velocidade V S é calculada pela fórmula:
V S = S
onde: V S - velocidade da embarcação em nós;
S - distância entre linhas secantes em milhas;
t é o tempo de passagem do alvo ao alvo, seg.
Durante cada operação, é importante manter com precisão a rotação do motor especificada. Calculando as velocidades individuais V 1 , V 2 , V 3 , encontre a média.
Após determinar a velocidade na linha medida, é construída uma tabela ou gráfico da dependência da velocidade da embarcação com o número de rotações do motor (Fig. 60).
É útil determinar a velocidade da embarcação em diferentes calados. Em seguida, haverá vários gráficos e tabelas. Eles podem ser representados em uma folha de papel para facilitar o uso. Tendo tais tabelas ou gráficos no navio, é possível encontrar a velocidade apropriada do navio a partir de uma determinada rotação do motor e um calado conhecido.
Às vezes, não há linha de medição equipada por perto. No entanto, para determinar a velocidade da embarcação, é sempre possível escolher dois marcos costeiros, cuja distância é conhecida com bastante precisão. Essas distâncias podem ser determinadas, por exemplo, a partir de um plano que contenha os dois marcos.
Os alinhamentos principais podem ser substituídos por uma bússola no navio, se não houver medo de que o navio seja desviado do curso pelo vento ou pela corrente, para isso é necessário verificar e eliminar a influência de um motor em funcionamento na bússola.
Para medir a velocidade, a embarcação deve estar em um curso reto em um caminho de navegação seguro.
Puc. 60. Gráfico de velocidade da embarcação versus velocidade do motor
A direção da linha reta que une os objetos pode ser determinada por meio de um compasso, mas é necessário que as corridas sejam feitas em uma direção paralela à linha reta que une os objetos.
Antes de se aproximar do primeiro ponto de referência, o navio desenvolve uma certa velocidade e entra no curso medido a uma determinada rotação do motor, que permanece constante durante a corrida até o segundo ponto de referência. Quando o primeiro ponto de referência está no través, um cronômetro é iniciado ou o tempo é anotado pelo relógio. A contagem regressiva é feita no momento em que a embarcação passa pela travessia do segundo marco. As mesmas observações são feitas durante a execução reversa.
§ 27. Método simplificado para determinar a velocidade da embarcação.
Se for impossível, especialmente durante a navegação, determinar a velocidade da embarcação usando um dos métodos descritos acima, outro método, embora menos preciso, é usado. É necessário jogar um marco temporário na água da proa da embarcação - um pequeno pedaço de madeira - e ao mesmo tempo ligar o cronômetro. Quando um pedaço de madeira atinge o corte da popa, o cronômetro é parado. Com base no tempo medido e no comprimento conhecido da embarcação, a velocidade é encontrada pela fórmula:
V S = ,
onde V S - velocidade da embarcação em nós;
L é o comprimento do navio, m;
t- tempo de passagem de um objeto lançado na água, seg.
Deve-se ter em mente que quanto menor a embarcação, maior será o erro.
Ao determinar a distância percorrida, deve-se lembrar que o movimento da embarcação ocorre apenas em relação à água e não ao solo. O vento e a corrente não são levados em consideração, embora afetem constantemente a velocidade da embarcação. Portanto, ao orientar o assentamento na distância calculada pela velocidade, é necessário introduzir uma emenda devido à deriva da corrente e do vento. A maneira mais fácil de fazer isso é quando o curso da embarcação coincide com a direção da corrente e do vento ou é oposto a eles. Nas derivas laterais, o aumento ou diminuição da velocidade será aproximadamente proporcional ao cosseno do ângulo entre o rumo do navio e as linhas de ação da corrente ou do vento.
As principais razões para a diminuição da velocidade da embarcação:
1) águas rasas, nas quais, à medida que a velocidade aumenta, a resistência à água aumenta acentuadamente. Portanto, em águas rasas, a velocidade pode diminuir de 10 a 15%;
2) vento e arremesso. Com ventos contrários e ondas, bem como com fortes ventos de cauda acompanhados de ondas, a velocidade diminui.
Com ventos de cauda fracos, a velocidade aumenta ligeiramente. A diminuição da velocidade é observada quando a embarcação é sobrecarregada, rolada e compensada na proa. Em uma onda, nos momentos em que a hélice sai da água, o navio perde velocidade abruptamente;
3) a incrustação da parte subaquática do casco do navio leva a uma diminuição da velocidade de 10 a 15% em comparação com a velocidade de um navio com o casco limpo.
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