Характеристики сил, действующих на судно при прямолинейном движении.




ЛЕКЦИЯ № 6

 

 

Дисциплина: Судовождение на ВВП.

Тема: Характеристики сил, действующих на движущееся судно.

 

 

Вопросы: 1. Характеристики сил, действующих на судно движущееся по прямолинейным и криволинейным траекториям.

2. Циркуляционное движение судна и его элементы.

 

 

Санкт-Петербург

2015г.

 

Характеристики сил, действующих на судно движущееся по прямолинейным и криволинейным траекториям.

Характеристики сил, действующих на судно при прямолинейном движении.

 

При прямолинейном равномерном движении на судно действуют две равные по величине и противоположно направленные силы: сила упора движителей (движущая сила) FД и сила сопротивления R.

 

FД = R; a= 0

При неустановившемся прямолинейном движении к этим двум силам добавляется сила инерции, компенсирующая алгебраическую разность этих сил.

При ускоренном движении судна, когда движущая сила FД больше силы R, сила инерции выступает в роли сопротивления, а при замедленном движении, когда движущая сила FД меньше силы сопротивления R, - в роли движущей силы.

 

FД > R; FД < R; a 0.

 

6.1.2. Характеристики сил, действующих на судно при криволинейном движении.

 

Криволинейное движение судна осуществляется с помощью соответствующей перекладки руля или поворотной накладки. При этом на руле возникает гидродинамическая сила руля Рр (рис. 6.1), которую можно разложить на продольную Рх, направленную параллельно диаметральной плоскости, и боковую (рулевую) Ру – перпендикулярную ей. Первая увеличивает силу сопротивления и тем самым уменьшает скорость движения судна, вторая – вызывает боковое перемещение судна в сторону своего действия и, кроме того, образует момент относительно центра тяжести (ЦТ),, который осуществляет первоначальный поворот судна с угловой скоростью ω1.

 

Мр = Ру Lк (6.1)

 

Рх = Рр · Cosα

Ру = Рр · Sinα

 

где Ру – составляющая гидродинамической силы руля по оси У;

Lк - расстояние (плечо) от ЦТ до точки приложения силы Рр;

α – угол перекладки руля.

 

Наличие бокового перемещения судна вызывает отклонение его вектора скорости V от ДП на угол дрейфа β (рис.6.1).

 

Угол дрейфа при криволинейном движении (β) есть угол между ДП судна и вектором линейной скорости его в данной точке криволинейного движения.

Боковое перемещение судна и поворот нарушают симметричность обтекания подводной части корпуса судна, и на нем возникает гидродинамическая сила RГ, направленная под определенным углом к диаметральной плоскости судна. Эту силу можно разложить на две составляющие: боковую RУГ (рис. 6.1) и

продольную RХГ . Сила RУГ направлена в сторону, обратную силе РУ, и, кроме того, создает вращающий момент относительно центра тяжести судна МГ.

 

 

Рис.6.1 Силы, действующей на судно при криволинейном движении.

 

 

 

МГ = RУГ LR (6.2)

RХГ = RГ · Cosδ

RУГ = RГ · Sinδ

 

где RУГ составляющая гидродинамической силы по оси У;

LR расстояние (плечо) от центра приложения гидродинамических сил (ЦГ) до ЦТ.

δ - угол между ДП и направлением действия гидродинамической силы РГ.

Момент МГ также осуществляет поворот судна с угловой скоростью ω2. Моменты МР и МГ в данном случае совпадают и создают суммарный поворачивающий момент МП, который будет осуществлять поворот судна с угловой скорость ω.

МП является алгебраической суммой моментов МР и МГ

 

МП = МР + МГ (6.3)

 

Составляющая RХ представляет собой силу, препятствующую движению судна.

По истечении некоторого времени после перекладки руля судно опишет криволинейную траекторию. При этом, как и у любого твердого тела, у него возникнут два ускорения: нормальное ап (центростремительное), направленное к центру кривизны траектории, и касательное аτ, совпадающее с линией вектора скорости V. При этом на судно будут действовать соответствующие силы инерции. Сила инерции IЦ (рис. 6.1), вызванная появлением нормального ускорения, будет пропорциональна этому ускорению и направлена в противоположную сторону. Она носит название центробежной силы инерции. Сила инерции Iτ, вызванная касательным ускорением, направлена в сторону, обратную этому ускорению.

Центробежная сила инерции IЦ будет действовать все время, пока судно движется по кривой, а сила Iτ только при изменении скорости движения (на установившейся циркуляции, когда скорость движения постоянна этой силы не будет).

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-03-31 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: