Маневренные характеристики судна проекта 1577

    МИНИСТЕРСТВО  ТРАНСПОРТА РФ

    ДЕПАРТАМЕНТ РЕЧНОГО ФЛОТА РФ 

    НОВОСИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

    ВОДНОГО ТРАНСПОРТА 
 
 

    Кафедра судовождения 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 

    на  тему: «Маневренные характеристики судна проекта 1577» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Выполнил: студент гр. СВ- 41

    Малюгин Н.Н

    Проверил: руководитель проекта

    Саленек В.В 
 
 
 
 
 
 
 

    НОВОСИБИРСК 2010 г

 

     ВВЕДЕНИЕ

    Под маневренными качествами судна понимают его способность изменять или сохранять заданную траекторию движения и характер самого движения. Маневренные качества включают такие эксплуатационные качества судна, как управляемость, инерционные характеристики, особенности движения на переднем и заднем ходу и другие, которые оказывают влияние на траекторию и характер движения судна.

    Под управляемостью обычно понимают два  навигационных качества судна: устойчивость на курсе и поворотливость.

    Устойчивость  на курсе называют способность судна  сохранять прямолинейность движения, а поворотливостью - способность его изменять траекторию своего движения. Таким образом, устойчивость судна на курсе и его поворотливость являются двумя противоположными качествами. В зависимости от типа и назначения судна при его проектировании придают ему те или иные характеристики управляемости.

    Для морских и океанских транспортных судов, совершающих длительные морские переходы на прямолинейном курсе, необходима в первую очередь хорошая устойчивость на курсе, так как маневрирование их в порту осуществляется, как правило, с помощью портовых буксиров. Для речных судов и составов, плавающих по судоходным путям с ограниченными радиусом кривизны и шириной, важнейшим качеством является их поворотливость. Но это не означает, что речные суда и составы могут обладать недостаточной устойчивостью на курсе. Роль последней возрастает с созданием крупных водохранилищ и эксплуатацией судов смешанного река море плавания.

    Под инерционными характеристиками судна  понимают время и длину пути преодоления  инерции движения или покоя.

    В процессе эксплуатации судна судоводителю приходится учитывать все качества, составляющие понятие маневренность. От их знания и умелого применения, в конечном счете, зависят успех  и безопасность выполнения того или иного маневра. Их знание приобретает особо важное значение для судоводителей судов и составов, работающих на внутренних судоходных путях, характеризующихся сложными, стесненными условиями плавания.

    Недостаточное знание элементов маневренности  судна нередко становится причиной аварий (столкновений, ударов и навалов, посадки на мель и др.). Вот почему от судоводителя требуется хорошее знание маневренных характеристик не только своего, но и других судов, эксплуатирующихся в данном бассейне.

    Теория  маневренности судов и составов включает два круга самостоятельных задач. Первый — связан с необходимостью определения возникающих при маневре гидродинамических сил и моментов, действующих на винты, рули и корпус судна. Второй — включает задачи качественного и количественного исследования элементов движения судна при том или ином маневре.

    Естественно, что судоводителя интересуют, прежде всего, вопросы, связанные с определением параметров движения судна при маневре, а вопросы гидродинамики при этом служат базой для определения указанных параметров.

    Учение  о маневренности, в частности  управляемости судна, было в основных чертах изложено русским академиком Л.Эйлером еще в 1776 году. Много  сделали для развития теории маневренности  судов советские ученые И.Г.Ханович, В.М.Лаврентьев, К.К.Федяевский, А.М.Басин, Г.А.Фирсов, В.И.Небеснов, Р.Я.Першиц, Г.В.Соболев, В.Г.Павленко, Л.М.Рыжов, П.Н.Шанчуров и  другие. Успешному изучению маневренности  судов внутреннего плавания способствовали широкие экспериментальные исследования (натурные и модельные), проведенные институтами водного транспорта.

    Роль  теории в подготовке инженера-судоводителя весьма значительна. Однако нужно помнить  о том, что лишь при отличном знании законов движения судов и составов нельзя еще хорошо управлять реальным судном. Только уменье применять законы теории при вождении судов в самых различных условиях плавания может сформировать высококвалифицированного специалиста-судоводителя. 
 
 
 
 
 

    1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

    Необходимые исходные данные приведены в таблице 1.1.

 Исходные  данные                                                                                   таблица 1.1

 

    2. РАСЧЕТ МАНЕВРЕННЫХ  ХАРАКТЕРИСТИК СУДНА 

    2.1. Расчет управляемости  судна 

    2.1.1. Определение коэффициентов  корпусных усилий

    Коэффициенты  влияния мелководья определяются по следующим выражениям.

    Ĉ 1 = 1 + (2,38 – 11 * T/L)) * (T/H) ³                                                                                                (2.1)

    Ĉ 1 = 1 + (2,38 – 11 * (3,5/128)) * 0 = 1

    Ĉ 2 = 1 + 3,40 * (T/H) ^2.25                                                                                                                             (2.2)

    Ĉ 2 = 1 + 3,40 * 0 = 1

    Ĉ 3 = 1 + (280 * (σ k – 0,88) ² – 1) * (T/H) ²                                                                               (2.3)

    Ĉ 3 = 1 + (280 * (0,9 – 0,88) ² – 1) * 0 = 1

    Ĉ 4 = 1+ (65 * σ k – 38) * (T/H) ³                                                                                                        (2.4)

    Ĉ 4 = 1+ (65 * 0,9 – 38) * 0 = 1

    Ĉ 5 = 1 + (0,55 + 58,10 * (1 – σ k) – 203 * (1 – σ k) ²) * (T/H) ²                               (2.5)

    Ĉ 5 = 1 + (0,55 + 58,10 * (1 – 0,9) – 203 * (1 – 0,9) ²) * 0 = 1

    Ĉ 6 = 1+ 0,0181 * (B/T–1,2) ²* (T/H) + 1,17 * (1+0,214 * (B/T–3,4) ²)*(T/H) ³ (2.6)

    Ĉ 6 = 1 + 0,0181 * (4.57 – 1,2) ² * 0 +1,17 * (1+0,214 * (4.57 – 3,4) ²) * 0 = 1

    где:

        L, В, Т - главные расчетные размерения судна (м);

        σ _к - коэффициент полноты кормовой части диаметральной плоскости,

        (приложение 3).

        H - глубина судового хода.

    Коэффициенты  корпусных усилий на глубокой воде определяются по выражениям (179-182) [2]

    C _{l ∞} = 3,14 * (T/L)                                                                                           (2.7)

    С _{1 ∞} = 3,14 * 0,027 = 0,086

    С _{2 ∞} = 0,02 * (В / Т)² - 0,24 * (В/Т) + 13 * (Т / L) + 0,024 * (L / Т)            (2.8)

    С ₂ ∞ =0,02 * (4,57)² - 0,24 * (4,57) + 13 * 0,03 + 0,024 * (128 / 3,58) =

    0,554

    С 3 ∞ = 0,02 + 0,37 * (1 -σ _к) – 12 * (1 – σ _к)²                                                (2.9)

    С _{3 ∞} = 0,02 + 0,37 * (1 -0,9) – 12 * (1 – 0,9)² = - 0,063

    С ₄ ∞ = 0,12 + 1,2 * (1- σ _к)                                                                           (2.10)

    С _{4 ∞} = 0,12 + 1,2 * (1- 0,9) = 0,24

    С ₅ ∞ = [5,8 * (Т / L) + 0,084] * (1,25 – σ _к)                                                 (2.11)

    С _{5 ∞} = [5,8 * 0,03 + 0,084] * (1,25 – 0,9) = 0,085

    С _{6 ∞} =1 / [15 * (В/Т) - 37,5]                                                                          (2.12)

    С _{6 ∞} =1 / [15 * 4,57 - 37,5] = 0,032

    Таким образом коэффициенты корпусных  усилий:

    C _n = C _{n ∞}                                                                                                       (2.13)

    C _l = 0,086

    C ₂ = 0,554

    C ₃ = - 0,063

    C ₄ = 0,24

    C ₅ = 0,085

    C ₆ = 0,032 

    2.1.2. Определение гидродинамических  характеристик боковых  сил на движительно-рулевом  комплексе

    К гидродинамическим характеристикам  боковой силы на движительно-рулевом комплексе относятся:

    μ 1 - угловой коэффициент силы;

    S _r - приведенная площадь ДРК;

    æ r - обобщенный коэффициент трансформации потока в месте расположения ДРК;

    Е - эффективность ДРК;

    Все эти величины определяются в зависимости  от типа ДРК, который состоит из Z _р открытых винтов = 2 винтов и Zr рулей (одиночных), расположенных в струе винта

    Приведенная площадь ДРК S _r определяется:

    Ŝ r = Z _r * F _п                                                                                                  (2.14)

    Ŝ r = 2 * 2,0096 = 4,0192

    где:

        Ŝ r - приведенная площадь ДРК (м²);

        Z _r - количество рулей (равно 2);