Работа машины на задний ход на мелководье
Влияние мелководья на управляемость.
Мелководье оказывает существенное влияние на маневренные характеристики судна: при неизменной мощности главного двигателя скорость уменьшается, диаметр циркуляции и тормозной путь увеличиваются, посадка изменяется, проседание корпуса возрастает.
Влияние мелководья начинает проявляться при глубине (в м), определяемой по формуле Павленко:
,
где Т—средняя осадка неподвижного судна, м;
V—скорость судна, м/с;
Наиболее ощутимо мелководье сказывается при отношении (Н/Т) 
2. Поэтому плавание на таких глубинах осуществляют с повышенной осторожностью. Особенно тщательно следует учитывать проседание судна во время движения, увеличение осадки при крене, уменьшение проходной глубины от качки на волнении. Рекомендации сохранять запас глубины под килем при мягких грунтах не менее 0,3м,при плотных — не менее 0,4 м могут быть приемлемы только на хорошо обследованных подходных каналах и фарватерах и при условии, что скорость будет уменьшена насколько возможно, а маневрирование для расхождения с другими судами сведено к минимуму.
Степень влияния мелководья зависит от скорости судна V, выраженной в относительном ее значении в виде числа Фруда, рассчитываемого по глубине:
.
Значение ДУ должно получаться со знаком «минус», если же получается положительное значение, то потерю скорости считают равной нулю.
Мелководье существенно влияет на маневренные характеристики судов. Радиус циркуляции с уменьшением глубины возрастает, и при 
примерно на 30% больше, чем на глубокой воде.
Несмотря на повышение гидродинамического сопротивления движению на мелководье, рост присоединенных масс воды увеличивает силы инерции судна. Поэтому на мелководье тормозные пути судна как при пассивном, так и при активном торможении увеличиваются. Этому способствует также ухудшение пропульсивных качеств гребного винта при работе на задний ход в условиях мелководья.
При движении судна в районе малых глубин с неровным рельефом дна вытесняемая носовой частью вода встречает препятствие со стороны повышенного участка. Носовая волна со стороны отмели становится выше и увеличивает воздействие на нос в сторону, противоположную отмели. В результате возникает явление «отталкивания» носовой части от отмели. В районе кормы возникает «притягивание» судна в сторону более мелководного участка. Такое действие сил обусловлено уменьшением поступления потока воды к гребному винту со стороны отмели и образовавшимся падением давления перед винтом с этого борта.
При работе винта на задний ход разрежение между кормой и отмелью исчезает, силы «притягивания» кормы не действуют. Эффективность работы руля также сводится к нулю. Если в это время судно ещё сохраняет достаточный ход вперёд, то под действием боковых сил винта нос начинает отклонятся вправо.
Однако при маневрировании в мелководных районах, когда у судна очень малый ход вперед или же движение вперед вообще отсутствует, влияние гидродинамических сил может иметь преобладающее значение. Если участок отмели находится с левого борта, поток воды от ВФШ правого шага создает между отмелью и корпусом повышенное давление, что вызывает уклонение кормы вправо вопреки обычной тенденции уклоняться влево.
Все перечисленные обстоятельства осложняют маневрирование судов в районах с малыми глубинами, и если их не учитывать, то судно может оказаться в затруднительном положении.
Дата добавления: 2015-02-05 ; просмотров: 7135 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Влияние мелководья на работу двигателя
Поскольку с ростом волнообразования растет и сопротивление воды движению, то судовые двигатели начинают работать с перегрузкой. Это приводит к росту коэффициента нагрузки движителя и, как следствие, к снижению его коэффициента полезного действия по сравнению с режимом на глубокой воде. При этом пропульсивный коэффициент может резко снизиться на 30-50%. Такое снижении оказывается тем более заметным, чем ближе скорость судна к ее критическому значению для данной глубины. Очевидно, что повышение скорости до значений 
нецелесообразно, так как при этом повышение мощности силовой установки (числа оборотов движителя) практически не увеличивает скорость движения. Поэтому целесообразно снижать соответствующим образом частоту вращения движителей и тем самым нагрузку по мощности главных двигателей. При этом при сравнительно небольшой потере в скорости судна достигается заметная (до 15- 20%) экономия топлива.
Потерю скорости на мелководье для морских судов при плавании в зоне докритических скоростей можно приближенно рассчитать по эмпирической формуле С.И. Демина:
 . | (4.20) |
Потеря скорости по формуле (4.18) должна получаться со знаком «минус», если же расчет дает положительный результат, то потерю скорости считают равной нулю.
Для речных судов и составов скорость на мелководье Л.И. Фомкинским предложено определять по формуле:
 , | (4.21) |
где 
– скорость на глубокой воде;
– коэффициент влияния мелководья.
Значение коэффициента определяется из рис 4.8.
 |
| Рис.4.8 График для определения коэффициента потери скорости движения судов и составов на мелководье |
На рис.4.8 указан порядок пользования им. Для толкаемых составов графическое значение коэффициента умножается на 1,03 при счале судов в кильватер, и на 1,06 – при пыжевом счале.
Изменение маневренных характеристик судов
На мелководье
Влияние ограниченности судового хода на параметры движения судна проявляется в основном через изменение гидродинамических характеристик и присоединенных масс судна. Влияние мелководья на работу движительно-рулевого комплекса (ДРК) в настоящее время изучено недостаточно. Имеющиеся в научной литературе отдельные экспериментальные исследования по этому вопросу позволяют лишь предполагать, что мелководье влияет на боковые силы ДРК гораздо слабее, чем на корпусные силы и моменты. А.Д. Гофман пишет более конкретно, что ограничение фарватера на характеристики ДРК водоизмещающих судов практического влияния не оказывает.
В тоже время практикой установлено, что на мелководье по сравнению с глубокой водой резко ухудшается устойчивость судна на курсе, повышается рыскливость. Заметно ухудшается и поворотливость. Кроме того, резко уменьшается угол дрейфа, угловая скорость поворота и соответственно увеличивается радиус установившейся циркуляции при одинаковых углах перекладки рулевых органов.
Для определения радиуса установившейся циркуляции на мелководье может быть использована следующая зависимость, предложенная А.Д. Гофманом:
 , | (4.22) |
где 
– радиус установившейся циркуляции на глубокой воде, м.
Увеличение радиуса циркуляции, рассчитанное по формуле (4.20), приведено на рис. 4.9.
 |
| Рис.4.9. Изменение радиуса циркуляции на мелководье |
Величину выдвига на мелководье можно определить по формуле:
 . | (4.23) |
Расчеты показывают, что, например, для 
увеличение выдвига на мелководье по отношению к выдвигу на глубокой воде составляет 60%, а при 
– около 10%.
Уменьшение угла дрейфа объясняется тем обстоятельством, что на мелководье резко возрастает поперечная составляющая гидродинамической силы на корпусе, которая уравновешивается центробежной силой инерции масс судна, неизменной при циркуляции заданного радиуса.
Для расчета линейной скорости речных судов и толкаемых составов на циркуляции в условиях мелководья А.Д. Гофманом предложено следующее выражение:
 . | (4.24) |
Здесь 
– скорость судна на прямом курсе.
Формула справедлива при 
.
Оценка влияния мелководья на инерционные характеристики судна существенно зависит от того, при каких начальных условиях производить сравнение. Если сравнивать путь торможения судна при одинаковом режиме движения (частоте вращения движителей), то тормозной путь на мелководье будет меньше, чем на глубокой воде на 20 – 30%. Однако, это соотношение существенно изменится, если это сравнение проводить при одинаковых скоростях движения. В этом случае разница значений пути торможения на глубокой воде и на мелководье не превышает 5%. Это объясняется тем, что несмотря на повышение гидродинамического сопротивления воды на мелководье, рост присоединенной массы воды увеличивает силы инерции судна. Поэтому при прочих равных условиях на мелководье тормозной путь судна как при пассивном, так и при активном торможении увеличиваются. Этому способствует также снижение пропульсивных качеств гребного винта при работе на задний ход в условиях мелководья.
Исходя из того, что одинаковое значение величины сопротивления воды движению судна при заданной частоте вращения движителей на глубокой воде и на мелководье достигаются при различных скоростях, П.Н. Токаревым разработана методика определения величины падения линейной скорости для речных и смешанного «река-море» судов при движении по фарватеру ограниченной глубины. Суть ее заключается в следующем. Для заданных путевых условий определяется вспомогательный коэффициент по формуле:
 . | (4.25) |
По полученному коэффициенту 
определяется величина падения скорости по выражению:
 . | (4.26) |
Зная величину падения скорости определяется поправочный коэффициент на путевые условия 
:
 . | (4.27) |
Путь торможения на мелководье определится по выражению:
 , | (4.28) |
где 
– путь торможения на глубокой воде.
Для ускорения расчетов можно использовать вспомогательный график (рис.4.10)
 |
| Рис.4.10. График для определения величины падения скорости на мелководье |
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Влияние мелководья на работу двигателя
Поскольку с ростом волнообразования растет и сопротивление воды движению, то судовые двигатели начинают работать с перегрузкой. Это приводит к росту коэффициента нагрузки движителя и, как следствие, к снижению его коэффициента полезного действия по сравнению с режимом на глубокой воде. При этом пропульсивный коэффициент может резко снизиться на 30–50%. Такое снижении оказывается тем более заметным, чем ближе скорость судна к ее критическому значению для данной глубины. Очевидно, что повышение скорости до значений 
нецелесообразно, так как при этом повышение мощности силовой установки (числа оборотов движителя) практически не увеличивает скорость движения. Поэтому целесообразно снижать соответствующим образом частоту вращения движителей и тем самым нагрузку по мощности главных двигателей. При этом при сравнительно небольшой потере в скорости судна достигается заметная (до 15–20%) экономия топлива.
Потерю скорости на мелководье для морских судов при плавании в зоне докритических скоростей можно приближенно рассчитать по эмпирической формуле С.И. Демина:
 . | (4.20) |
Потеря скорости по формуле (4.18) должна получаться со знаком «минус», если же расчет дает положительный результат, то потерю скорости считают равной нулю.
Для речных судов и составов скорость на мелководье Л.И. Фомкинским предложено определять по формуле
 , | (4.21) |
где 
– скорость на глубокой воде;
– коэффициент влияния мелководья.
Значение коэффициента определяется из рис. 4.7.
На рис. 4.7 указан порядок пользования им. Для толкаемых составов графическое значение коэффициента умножается на 1,03 при счале судов в кильватер и на 1,06 – при пыжевом счале.
 |
| Рис. 4.7. График для определения коэффициента потери скорости движения судов и составов на мелководье |
Изменение маневренных характеристик судов
На мелководье
Влияние ограниченности судового хода на параметры движения судна проявляется в основном через изменение гидродинамических характеристик и присоединенных масс судна. Влияние мелководья на работу движительно-рулевого комплекса (ДРК) в настоящее время изучено недостаточно. Имеющиеся в научной литературе отдельные экспериментальные исследования по этому вопросу позволяют лишь предполагать, что мелководье влияет на боковые силы ДРК гораздо слабее, чем на корпусные силы и моменты. А.Д. Гофман пишет более конкретно, что ограничение фарватера на характеристики ДРК водоизмещающих судов практического влияния не оказывает.
В то же время практикой установлено, что на мелководье по сравнению с глубокой водой резко ухудшается устойчивость судна на курсе, повышается рыскливость. Заметно ухудшается и поворотливость. Кроме того, резко уменьшается угол дрейфа, угловая скорость поворота и соответственно увеличивается радиус установившейся циркуляции при одинаковых углах перекладки рулевых органов.
Для определения радиуса установившейся циркуляции на мелководье может быть использована следующая зависимость, предложенная А.Д. Гофманом:
 , | (4.22) |
где 
– радиус установившейся циркуляции на глубокой воде, м.
Увеличение радиуса циркуляции, рассчитанное по формуле (4.20), приведено на рис. 4.8.
 |
| Рис. 4.8. Изменение радиуса циркуляции на мелководье |
Величину выдвига на мелководье можно определить по формуле
 . | (4.23) |
Расчеты показывают, что, например, для 
увеличение выдвига на мелководье по отношению к выдвигу на глубокой воде составляет 60%, а при 
– около 10%.
Уменьшение угла дрейфа объясняется тем обстоятельством, что на мелководье резко возрастает поперечная составляющая гидродинамической силы на корпусе, которая уравновешивается центробежной силой инерции масс судна, неизменной при циркуляции заданного радиуса.
Для расчета линейной скорости речных судов и толкаемых составов на циркуляции в условиях мелководья А.Д. Гофманом предложено следующее выражение:
 | (4.24) |
здесь 
– скорость судна на прямом курсе.
Формула справедлива при 
.
Оценка влияния мелководья на инерционные характеристики судна существенно зависит от того, при каких начальных условиях производят сравнение. Если сравнивать путь торможения судна при одинаковом режиме движения (частоте вращения движителей), то тормозной путь на мелководье будет меньше, чем на глубокой воде, на 20–30%. Однако данное соотношение существенно изменится, если это сравнение проводить при одинаковых скоростях движения. В этом случае разница значений пути торможения на глубокой воде и на мелководье не превышает 5%. Причиной является то, что, несмотря на повышение гидродинамического сопротивления воды на мелководье, рост присоединенной массы воды увеличивает силы инерции судна. Поэтому при прочих равных условиях на мелководье тормозной путь судна как при пассивном, так и при активном торможении увеличиваются. Этому способствует также снижение пропульсивных качеств гребного винта при работе на задний ход в условиях мелководья.
Исходя из того, что одинаковое значение величины сопротивления воды движению судна при заданной частоте вращения движителей на глубокой воде и на мелководье достигаются при различных скоростях, П.Н. Токаревым разработана методика определения величины падения линейной скорости и инерционных характеристик для речных и смешанного (река-море) плавания судов при движении по фарватеру ограниченной глубины. Суть ее заключается в следующем. Для заданных путевых условий определяется вспомогательный коэффициент по формуле
 . | (4.25) |
По полученному коэффициенту 
определяется величина падения скорости по выражению
 . | (4.26) |
Зная величину падения скорости, определяют поправочный коэффициент на путевые условия 
:
 . | (4.27) |
Путь торможения на мелководье определится по выражению
 , | (4.28) |
где 
– путь торможения на глубокой воде;
.
Для ускорения расчетов можно использовать вспомогательный график (рис. 4.9)
 |
| Рис. 4.9. График для определения величины падения скорости на мелководье |
Дата добавления: 2018-04-04 ; просмотров: 277 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Влияние мелководья на управляемость.
Мелководье оказывает существенное влияние на маневренные характеристики судна: при неизменной мощности главного двигателя скорость уменьшается, диаметр циркуляции и тормозной путь увеличиваются, посадка изменяется, проседание корпуса возрастает.
Влияние мелководья начинает проявляться при глубине (в м), определяемой по формуле Павленко:
,
где Т—средняя осадка неподвижного судна, м;
V—скорость судна, м/с;
Наиболее ощутимо мелководье сказывается при отношении (Н/Т) 
2. Поэтому плавание на таких глубинах осуществляют с повышенной осторожностью. Особенно тщательно следует учитывать проседание судна во время движения, увеличение осадки при крене, уменьшение проходной глубины от качки на волнении. Рекомендации сохранять запас глубины под килем при мягких грунтах не менее 0,3м,при плотных — не менее 0,4 м могут быть приемлемы только на хорошо обследованных подходных каналах и фарватерах и при условии, что скорость будет уменьшена насколько возможно, а маневрирование для расхождения с другими судами сведено к минимуму.
Степень влияния мелководья зависит от скорости судна V, выраженной в относительном ее значении в виде числа Фруда, рассчитываемого по глубине:
.
Значение ДУ должно получаться со знаком «минус», если же получается положительное значение, то потерю скорости считают равной нулю.
Мелководье существенно влияет на маневренные характеристики судов. Радиус циркуляции с уменьшением глубины возрастает, и при 
примерно на 30% больше, чем на глубокой воде.
Несмотря на повышение гидродинамического сопротивления движению на мелководье, рост присоединенных масс воды увеличивает силы инерции судна. Поэтому на мелководье тормозные пути судна как при пассивном, так и при активном торможении увеличиваются. Этому способствует также ухудшение пропульсивных качеств гребного винта при работе на задний ход в условиях мелководья.
При движении судна в районе малых глубин с неровным рельефом дна вытесняемая носовой частью вода встречает препятствие со стороны повышенного участка. Носовая волна со стороны отмели становится выше и увеличивает воздействие на нос в сторону, противоположную отмели. В результате возникает явление «отталкивания» носовой части от отмели. В районе кормы возникает «притягивание» судна в сторону более мелководного участка. Такое действие сил обусловлено уменьшением поступления потока воды к гребному винту со стороны отмели и образовавшимся падением давления перед винтом с этого борта.
При работе винта на задний ход разрежение между кормой и отмелью исчезает, силы «притягивания» кормы не действуют. Эффективность работы руля также сводится к нулю. Если в это время судно ещё сохраняет достаточный ход вперёд, то под действием боковых сил винта нос начинает отклоняться вправо.
Однако при маневрировании в мелководных районах, когда у судна очень малый ход вперед или же движение вперед вообще отсутствует, влияние гидродинамических сил может иметь преобладающее значение. Если участок отмели находится с левого борта, поток воды от ВФШ правого шага создает между отмелью и корпусом повышенное давление, что вызывает уклонение кормы вправо вопреки обычной тенденции уклоняться влево.
Все перечисленные обстоятельства осложняют маневрирование судов в районах с малыми глубинами, и если их не учитывать, то судно может оказаться в затруднительном положении.
Проседание на мелководье.
При движении судна вокруг него образуется гидродинамическое поле с разными значениями давления в отдельных его частях. Понижение давления под днищем вызывает проседание судна, что создает угрозу касания грунта.
Метод Рёмиша позволяет с достаточной для практики точностью определить проседание судов при плавании на мелководье и в каналах. Он учитывает основные параметры судна и может быть применен для судов разных типов и размеров.
Увеличение осадки (в м) на мелководье отдельно для носа и кормы рассчитывается по формуле:
,
где Н—глубина воды, м;
Т—осадка носа или кормы, м;
Cv — коэффициент, зависящий от скорости хода;
Сd — коэффициент, зависящий от формы корпуса.
Коэффициент Cv рассчитывается по формуле:
,
где V—скорость судна, м’с;
Vкр’—критическая скорость для мелководья, м/с; получается в данном методе из выражения:
.
Коэффициент Cd отдельно для носа и кормы определяется по следующим выражениям:
.
Как видно из формулы, при Сdн>1 проседание носа больше кормы, а при Сdн>1 – больше кормы. Из нее же можно сделать вывод, что у судов с полными обводами и малым отношением L/B (например, у крупнотоннажных танкеров) больше проседает нос, а у судов с острыми образованиями больше проседает корма.
Если n 12, то считается, что плавание происходит в канале, а при n>12—на мелководье.
На основе работ Ремиша С. Деминым составлены диаграммы для определения проседания судов при плавании в каналах и на мелководье. Диаграммы позволяют найти увеличение осадки судна отдельно для носа и кормы.
Диаграмма 1 служит для получения критической скорости Vкр’, которая определяется для канала по глубине Н и отношению n, а для мелководья — по глубине Н, отношению L/B и осадке Т носа или кормы (берется осадка той оконечности судна, для которой определяется проседание).
Дополнительные пояснения могут потребоваться при пользовании правой частью диаграммы (мелководье, n>2), в которой применена «направляющая прямая» (НП), изображенная пунктиром. Порядок получения Vкр’ на мелководье следующий: от Н (вертикальная ось) по горизонтали вправо до кривой L/B; от L/B по вертикали (вверх или вниз) до НП; от НП по горизонтали (вправо или влево) до отрезка прямой, соответствующей Т; от Т вниз до шкалы Vкр’.
Диаграмма 2 служит для определения относительного уменьшения запаса воды под килем DT по критической скорости Vкр’, действительной скорости судна V и отношению глубины к осадке Н/Т.
Если определяют проседание носовой оконечности, то из диаграммы 3 (выбирают поправочный коэффициент для носа СВ по коэффициенту полноты водоизмещения d и отношению L/В. Проседание в метрах отдельно для кормы и носа рассчитывают по формулам:
.
