Gaya luar yang bekerja pada klasifikasi lambung kapal. Gaya dan momen yang bekerja pada kapal

Dampak angin dan arus pada kapal menyebabkan beban utama pada rantai jangkar pada saat berlabuh dan menentukan momen statik tahanan pada poros motor listrik selama berlabuh, pada saat kapal ditarik ke atas pada posisi angkur.

Ketika diparkir, ketika angin dan arah arus bertepatan, dampak terbesar dari gaya eksternal pada kapal terjadi dan gaya umum untuk kapal yang digerakkan baling-baling ditentukan oleh jumlah aritmatika dari tiga komponen

F '= FB + F'T + F'G

dimana FB adalah gaya aksi angin pada permukaan kapal;

F'T - gaya arus yang bekerja pada bagian bawah air kapal;

F'G - gaya aliran yang bekerja pada baling-baling tetap.

Kekuatan dampak angin pada permukaan kapal FB tergantung pada kecepatan dan arah angin, bentuk sisi atas, ukuran dan lokasi bangunan atas. Nilai gaya yang dihitung dari angin dapat ditentukan dengan rumus, N

FB = Sн

di mana = 0,5 0,8 - koefisien aliran di sekitar bagian atas air dari lambung kapal

= V2 / 2 - tekanan angin, Pa;

= 1,29 - kerapatan udara, kg / m3;

V - kecepatan angin, m / s

pw = 1,29 * 102/2 = 64,5Pa

Luas proyeksi permukaan kapal ke bagian tengah kapal, m2:

B adalah lebar kapal, m;

H - tinggi papan, m;

T - draft, m;

b, h - masing-masing lebar dan tinggi bangunan atas kapal, m.

Sn = 11,6 * (3,5-2,5) + 11 * 2,5 + 10,5 * 5 = 91,6 m2

FB = 0,5 * 64,5 * 91,6 = 2954,1 N

Hambatan tubuh karena aliran diperhitungkan hanya oleh hambatan gesekan, karena semua jenis hambatan lainnya (gelombang, pusaran) praktis tidak ada karena kecepatan aliran yang rendah,

(1)

di mana KT = 1,4 adalah koefisien gesekan;

Scm = L (δ B + 1,7 T)

- luas permukaan kapal yang dibasahi, m2

Di sini = 0,75 0,85 adalah koefisien kelengkapan perpindahan;

L, B, T - dimensi utama kapal, m;

Scm = 78 * (0,84 * 11,6 + 1,7 * 2,5) = 1055,34 m2

VT - kecepatan aliran air, m / s (1,38 m / s)

F'T = 1,4 * 1055,34 * 1,381,83 = 2663,7 N

(2)

di mana ZГ adalah jumlah baling-baling;

CG = 200 300 - parameter yang meningkat dengan meningkatnya rasio disk baling-baling, kg / m3;

DВ - diameter luar baling-baling (lampiran), m.

F'G = 2 * 200 * 1,52 * 1,382 = 1713,96 N

F'= 2954,1 + 2663,7 + 1713,96 = 7331,96 N

Biogas
Ini adalah campuran metana dan karbon dioksida dan merupakan produk fermentasi metana dari zat organik yang berasal dari tumbuhan dan hewan. Biogas mengacu pada bahan bakar yang diperoleh dari bahan baku lokal. Meskipun ada banyak sumber potensial untuk produksinya, dalam praktiknya jangkauannya menyempit karena geografis ...

Penentuan kekuatan pendorong dalam mekanisme rem cakram
Gambar 3.2 - Diagram desain rem cakram r1 - radius bagian dalam cakram rem, m; r2 - radius luar cakram rem, m; rav - radius rata-rata permukaan kerja, m; dрц - diameter silinder kerja, m. Pelapis rem dibuat dalam bentuk sektor annular. Kami menerima torsi gesekan rem cakram dengan ring lining, N ...

Perhitungan pemisahan punggungan
Gambar 8 - Untuk perhitungan kekuatan kunci. Kami berasumsi bahwa bilahnya sejajar, yaitu b = 0 °. Rts.t.ob. Adalah jari-jari pusat gravitasi pelek. Rts.ob. - gaya sentrifugal yang bekerja pada pelek. st. - tegangan tarik yang bekerja pada punggungan. Rts.t.ob. = 0,296 m Kesimpulan: Nilai yang dihitung dari tegangan hancur dan tarik tidak melebihi ...

Semua gaya (beban) yang bekerja pada lambung kapal dapat dibagi menjadi dua kategori:

-Permanen berlaku selama seluruh periode operasi.

-Acak bertindak untuk jangka waktu tertentu atau secara berkala.

Berdasarkan sifat tumbukan pada tubuh, gaya konstan atau acak dapat statis atau dinamis.

Juga, kapal dikenai beban (selama operasi):

Gravitasi - Gaya (konstan) yang bekerja di kapal sepanjang waktu. Ini termasuk gaya gravitasi lambung, mekanisme, kargo, persediaan.

Gaya-gaya tekanan hidrostatis (gaya-gaya penopang) adalah gaya-gaya tetap yang menyeimbangkan gaya-gaya gravitasi, besarnya gaya-gaya penopang tergantung pada draft kapal.

Gaya tahan air (ketika kapal bergerak) adalah gaya konstan, yang besarnya tergantung pada kecepatan dan gaya kapal.

Gaya inersia adalah gaya acak, yang kemunculannya tergantung pada kondisi operasi, misalnya, saat menggelinding.

Reaksi keelblocks (ketika kapal merapat) adalah gaya acak, yang besarnya tergantung pada distribusi beban di sepanjang kapal pada saat docking dan jumlah keelblock di bawah bagian bawah kapal.

Kekuatan operasional lainnya bersifat acak, terutama bersifat dinamis: menyerang dermaga selama tambat, kandas, ombak menghantam lambung kapal, membanjiri geladak dengan air selama badai.

Untuk menahan beban di atas dan mencegah deformasi permanen, lambung kapal harus memiliki: total longitudinal, transversal dan kekuatan lokal.

SEBUAH) Kekuatan longitudinal keseluruhan:

Ketika sebuah kapal berlayar di air yang tenang, gravitasi dan gaya-gaya pendukung bekerja pada lambungnya. Beban ini secara konvensional direduksi menjadi sistem gaya datar yang diterapkan pada bidang vertikal yang melewati kapal melalui bagian tengah lebarnya. Gaya gravitasi di sepanjang kapal didistribusikan secara tidak merata, tergantung pada jenis kapal, lokasi MO sepanjang kapal, jumlah kargo di ruang tunggu, jumlah dan distribusi gudang kapal, pemberat . Distribusi gaya dukung sepanjang kapal sebanding dengan volume bawah air lambung, yaitu tekanan hidrostatik air tertinggi akan bekerja di sepanjang bagian tengah panjang lambung dengan penurunan halus ke arah ujung.

Untuk menghitung total kekuatan longitudinal lambung kapal, dibagi menjadi 20 kompartemen teoritis. Nilai gaya gravitasi tubuh, mekanisme, beban, peralatan per setiap kompartemen teoritis dihitung, dan kemudian kurva gravitasi diplot pada skala yang diterima. Kurva melangkah yang dihasilkan dengan jelas menunjukkan nilai si gravitasi di setiap kompartemen teoritis dan sifat distribusi gaya-gaya ini di sepanjang kapal. Mereka juga menghitung besarnya gaya pendukung yang disebabkan oleh masing-masing kompartemen teoritis dan memplot kurvanya. Kurva ini dapat dilangkahi, yang lebih nyaman untuk membandingkannya dengan kurva gravitasi, atau mulus, karena perubahan volume bawah air sepanjang panjangnya terjadi dengan lancar. Kurva digambar pada skala yang sama, yang memungkinkan untuk menambahkannya. Hasilnya adalah kurva beban. Kadang-kadang dapat terjadi kelebihan gaya-gaya pendukung, maka distribusi beban akan menyebabkan tikungan kapal, di mana tegangan tarik atau tekan muncul di geladak. Jika beban di kapal didistribusikan secara berbeda, yaitu di tengah kapal akan ada kelebihan gaya gravitasi, dan di tungkai - gaya penopang, maka kapal akan mengalami defleksi, dan tegangan di geladak akan berubah tanda.

B) Kekuatan lokal:

Kekuatan lokal adalah kemampuan masing-masing area atau tempat lambung kapal untuk menahan beban yang bekerja padanya. Ketika mempertimbangkan kekuatan lokal, lambung kapal dibagi menjadi beberapa elemen struktural: lantai, rangka rangka, tangki, pelat.

- Tumpang tindih- sistem balok longitudinal dan transversal yang berpotongan dari himpunan, dihubungkan oleh kulit dan bertumpu pada kontur penyangga yang kaku (sisi, sekat, geladak).

Ada tumpang tindih: bawah, samping, dek, sekat. Balok yang menyusun lantai dibagi menjadi balok utama- balok sering berjarak dengan arah yang sama, dan ikatan silang adalah balok kuat yang memotong dan menopang balok dari arah utama.

- Bingkai bingkai- dibentuk oleh balok melintang dari bagian bawah, samping dan geladak, terletak pada bidang melintang vertikal yang sama. Deformasi tegangan pada balok dan simpul rangka ditentukan dengan menggunakan metode mekanika struktur kapal.

- Piring- ini adalah bagian kulit yang terletak di antara balok dan bersandar padanya. Pelat lambung langsung merasakan beban dan mentransfernya ke balok set kapal. Bagian tertentu dari dua pelat yang berdekatan termasuk dalam balok yang ditetapkan sebagai akord yang terpasang. Dengan demikian, balok himpunan terdiri dari dinding vertikal, sayap bebas dan sayap terpasang, yaitu, terlihat seperti balok-I.

20... Elemen utama lambung kapal: Busur (depan atau haluan), Stern (belakang atau buritan), Bawah, Double bottom (pada kapal besar), Double bottom space (antara bagian bawah dan geladak bagian bawah kedua), Samping (kanan dan kiri), Deck ( menutupi lambung dari atas), geladak: atas - utama, serta kedua, ketiga, dll. (hitungan geladak dari atas ke bawah), Twindeck - ruang antara geladak, di dalam lambung kapal dibagi dengan sekat memanjang melintang menjadi beberapa Kompartemen, Forepeak - kompartemen haluan pertama , Akhterpik - kompartemen belakang terakhir, Superstruktur dan Dek terletak di dek (bisa tunggal dan bertingkat), Tank - superstruktur haluan (ujung, tangki dengan bahan bakar dan segar air, pemberat disimpan), Ut - superstruktur belakang, Superstruktur tengah - terletak di antara tangki dan kotoran, Elemen pengaturan kapal terletak di geladak utama dan di geladak tangki dan kotoran. Elemen perangkat kapal - kompleks struktur, produk, dan mekanisme yang memastikan pengoperasian kapal yang normal dan aman. Kapal laut biasanya memiliki perangkat kemudi, jangkar, tambatan, penarik, penyelamatan, tiang, kargo, tenda, dan pegangan.

21/ 22/ 23- sistem rangka lambung kapal utama:

sistem perekrutan lambung melintang: dengan sistem ini, balok arah utama di semua lantai (balok - di geladak, bingkai - di samping, flora - di bagian bawah terletak di seberang kapal. -800 mm. Set melintang Sistem ini menguntungkan pada kapal pemecah es dan kapal pengangkut es, karena sistem ini memastikan stabilitas lembaran bawah dengan baik saat kapal dikompresi secara melintang oleh es Sekat Kekurangan: sejumlah besar pekerjaan pembengkokan.
Sistem rekrutmen lambung memanjang: dengan sistem rekrutmen ini, di semua pelat di tengah panjang lambung, balok utama terletak di sepanjang kapal. Dalam hal ini, ujung-ujung kapal direkrut menurut sistem melintang, karena pada ekstremitas, sistem longitudinal tidak efektif. Penggunaan sistem longitudinal di tengah panjang kapal memastikan kekuatan longitudinal yang tinggi. Oleh karena itu, sistem ini digunakan pada kapal panjang yang mengalami momen lentur yang besar. Sejumlah besar pengaku longitudinal memberikan stabilitas yang baik dari rusuk longitudinal geladak dan bagian bawah di bawah beban tekan longitudinal, yang memungkinkan penggunaan lembaran berkekuatan tinggi rendah. -baja paduan dengan ketebalan lebih rendah. Akibatnya, meningkatkan daya dukung kapal. Beberapa pekerjaan membungkuk. Kekurangan: pemasangan set rangka tinggi, mengacaukan pegangan, sejumlah besar lubang di set melintang untuk lewatnya pengaku longitudinal, kerumitan penyambungan bagian-bagian pada slipway.
Sistem rekrutmen lambung gabungan: dengan sistem rekrutmen tunggal, pelat dek dan pelat bawah di bagian tengah panjang lambung direkrut di sepanjang sistem rekrutmen memanjang, dan pelat samping di bagian tengah dan semua tumpang tindih di ujung kapal - di sepanjang sistem rekrutmen melintang. Kombinasi sistem yang tumpang tindih semacam itu memungkinkan untuk secara lebih rasional memecahkan masalah kekuatan longitudinal dan lokal umum lambung, serta untuk memastikan stabilitas yang baik dari dek dan lembaran bawah selama kompresi. Sistem gabungan digunakan pada kapal kargo kering besar dan kapal tanker sisi rendah. Penggunaan sistem ini menyebabkan peningkatan daya dukung kapal, karena Karena penempatan balok set yang rasional di penampang bodi, ketebalan lembaran dan produk profil dapat dikurangi.
hlm. 45, 46, 47 - angka.

Struktur bawah:

Bagian bawah kapal terdiri dari pelat bawah, yang merupakan bagian dari bagian bawah yang tertutup antara sisi dan sekat. Selama pengoperasian kapal, lantai bawah dikenai beban berikut: tekanan air hidrostatik, tekanan muatan yang terdistribusi secara merata atau terkonsentrasi di palka, beban terkonsentrasi dan getaran di MO, efek hidrodinamik gelombang di ujung kapal. kapal, gaya dari tekuk umum, reaksi keelblock saat kapal berlabuh, set uji tekanan hidrostatik.
Tumpang tindih bawah tanpa dasar kedua, direkrut sesuai dengan sistem set melintang. Set bawah terdiri dari T-balok. Balok memiliki dinding vertikal dan pita horizontal. Sebuah lunas vertikal dipasang di bidang tengah di sepanjang seluruh kapal. Sejajar dengan itu pada jarak 1100-2200 mm. Stringer bawah berada. Flora berkelanjutan dipasang di seluruh kapal di setiap bingkai. Dalam flora dan stringer, potongan bulat atau oval dibuat untuk mengurangi massa tumpang tindih. Tulang rusuk yang kaku dilas di antara potongan di dinding flora. Di dinding set melintang dan memanjang di bagian bawah, merpati dipotong - lubang untuk aliran air dan bagian dari rol jahitan baja yang menonjol. Bagian bawah seperti itu digunakan pada kapal kargo kering kecil.
tumpang tindih bawah tanpa dasar kedua, direkrut di sepanjang sistem set memanjang. Desain ini biasa digunakan pada tangki kapal tanker minyak. Ciri khasnya adalah adanya sejumlah besar rusuk bawah memanjang. Di bagian bawah tulang rusuk pengaku memanjang, slot dibuat dalam bentuk sisir, yang meningkatkan kondisi untuk mengelas balok ke bawah dan memastikan aliran produk oli ke sisi mana pun. Di area bagian zygomatic, pengaku longitudinal bawah pada kapal panjang dilewatkan melalui sekat melintang tanpa memotong. Sebuah lunas vertikal tinggi dipasang di bidang tengah.
bagian bawah tumpang tindih dengan bagian bawah kedua, direkrut di sepanjang sistem melintang. Papan dari bagian bawah kedua memberikan kekuatan longitudinal keseluruhan lambung, kenyamanan menyimpan kargo dan mempertahankan pegangan, dan mencegah penetrasi von ke dalam kapal ketika lubang dibuat di bagian bawah. Ruang dasar ganda yang dihasilkan digunakan untuk menyimpan persediaan kapal cair dan menerima pemberat. Sebuah lunas vertikal dipasang di bidang diametral. Senar bawah berjalan sejajar dengan lunas dari setiap sisi. Flora yang terus menerus, tidak dapat ditembus, dikurung atau ringan dipasang di seluruh kapal. Flora yang tidak dapat ditembus melindungi kompartemen bawah ganda. Pada beberapa kapal, lantai dasar kedua di samping dapat menekuk ke atas atau mendekati samping secara horizontal.
bagian bawah tumpang tindih dengan bagian bawah kedua, direkrut di sepanjang sistem set memanjang. Ini digunakan pada kapal kargo kering besar, dan baru-baru ini di kapal tanker. Di tengah lebar kapal, dipasang lunas vertikal, senar bawah dalam hal ini dapat ditempatkan agak lebih jarang daripada dengan sistem set melintang, tetapi jumlahnya di setiap sisi juga tergantung pada lebar kapal dan berkisar dari satu sampai tiga. Di sepanjang bagian bawah dan di bawah lantai bagian bawah kedua, rusuk membujur bawah dari bagian bawah kedua ditempatkan. Flora padat dan tahan air ditempatkan di lantai bagian bawah kedua.

Beras. P. 49-52

Struktur dewan: sisi kapal terdiri dari side slab, yaitu bagian sisi yang diapit antara sekat melintang, geladak dan bagian bawah.

1. panggilan tumpang tindih samping pada sistem panggilan melintang. (kapal kargo kering, pemecah es dan tanker ukuran rendah. Papan samping didukung oleh bingkai biasa.

2. bagian bawah tumpang tindih dengan bagian bawah kedua, direkrut di sepanjang sistem set memanjang. Desain ini digunakan pada kapal tanker dan kapal pengangkut minyak berkapasitas besar.

Dengan gerak lurus beraturan, dua gaya yang besarnya sama dan gaya yang berlawanan arah bekerja pada kapal: gaya dorong baling-baling (gaya penggerak) F D dan kekuatan perlawanan R.

F D = R; a = 0

Dalam kasus gerakan bujursangkar yang tidak stabil, gaya inersia ditambahkan ke dua gaya ini, yang mengkompensasi perbedaan aljabar dari gaya-gaya ini.

Selama gerakan kapal yang dipercepat, ketika kekuatan pendorong F D lebih banyak kekuatan R, gaya inersia bertindak sebagai hambatan, dan dalam gerakan lambat, ketika gaya pendorong F D lebih sedikit kekuatan perlawanan R,- sebagai penggerak.

F D> R; F D< R; a 0 .

6.1.2. Karakteristik gaya yang bekerja pada kapal selama gerak lengkung.

Gerakan lengkung kapal dilakukan dengan menggunakan pemindah kemudi atau bantalan putar yang sesuai. Dalam hal ini, gaya kemudi hidrodinamik muncul pada roda kemudi P p(Gbr. 6.1), yang dapat didekomposisi menjadi longitudinal P x diarahkan sejajar dengan bidang diametris, dan lateral (kemudi) RU- tegak lurus terhadapnya. Yang pertama meningkatkan gaya hambat dan dengan demikian mengurangi kecepatan kapal, yang kedua menyebabkan gerakan lateral kapal ke arah aksinya dan, di samping itu, membentuk momen relatif terhadap pusat gravitasi (CG), yang melakukan belokan awal kapal dengan kecepatan sudut 1.

M p = R u L k (6.1)

P x = P p Cosα

= · Sinα

di mana RU- komponen gaya kemudi hidrodinamik sepanjang sumbu Y;

L ke- jarak (bahu) dari CG ke titik penerapan gaya Rp;

- sudut perpindahan kemudi.

Adanya gerakan lateral kapal menyebabkan penyimpangan vektor kecepatannya V dari DP ke sudut drift β (Gambar 6.1).

Sudut hanyut selama gerak lengkung (β) adalah sudut antara DP kapal dan vektor kecepatan liniernya pada titik tertentu gerak lengkung.

Gerakan lateral kapal dan belokan mematahkan simetri aliran di sekitar bagian bawah air lambung kapal, dan gaya hidrodinamik muncul di atasnya R G, diarahkan pada sudut tertentu ke bidang tengah kapal. Gaya ini dapat diuraikan menjadi dua komponen: lateral KARPET(gbr. 6.1) dan

membujur R hg... Kekuatan KARPET diarahkan ke arah yang berlawanan dengan gaya RU, dan, sebagai tambahan, menciptakan torsi relatif terhadap pusat gravitasi kapal M G.

Gambar 6.1 Gaya-gaya yang bekerja pada kapal selama gerak lengkung.

M G= R UG L R (6.2)

R HG = R G · Cosδ

R UG = R G · Sinδ

di mana KARPET - komponen gaya hidrodinamik sepanjang sumbu Y;

L R - jarak (bahu) dari pusat penerapan gaya hidrodinamik (CG) ke CG.

δ - sudut antara DP dan arah aksi gaya hidrodinamik R G.

Momen MG juga memutar bejana dengan kecepatan sudut 2. Momen dan dalam hal ini bertepatan dan menghasilkan momen putar total , yang akan memutar kapal dengan kecepatan sudut ω.

MP adalah jumlah aljabar momen MP dan M G

MP = M R + M G (6.3)

Komponen R X adalah gaya yang menghambat gerak kapal.

Setelah beberapa waktu berlalu setelah menggeser kemudi, kapal akan menggambarkan lintasan melengkung. Dalam hal ini, seperti benda padat lainnya, ia akan memiliki dua percepatan: normal sebuah(sentripetal), diarahkan ke pusat kelengkungan lintasan, dan tangen dan bertepatan dengan garis vektor kecepatan V... Dalam hal ini, gaya inersia yang sesuai akan bekerja pada kapal. Gaya inersia saya C(Gbr. 6.1), yang disebabkan oleh munculnya percepatan normal, akan sebanding dengan percepatan ini dan diarahkan ke arah yang berlawanan. Ini disebut gaya sentrifugal inersia. Gaya inersia saya disebabkan oleh percepatan tangensial diarahkan ke arah yang berlawanan dengan percepatan ini.

Gaya sentrifugal inersia saya C akan bertindak selama kapal bergerak sepanjang kurva, dan gaya saya - hanya ketika kecepatan gerakan berubah (pada sirkulasi tetap, ketika kecepatan gerakan konstan, gaya ini tidak akan).

KARAKTERISTIK REM INERSIAL KAPAL

Gaya dan momen yang bekerja pada kapal.

Sistem persamaan gerak kapal di

Pesawat horisontal.

Karakteristik kapal yang dapat digerakkan.

Persyaratan isi informasi tentang

Karakteristik kapal yang dapat bermanuver.

Informasi umum tentang rem inersia

Sifat kapal.

7. Fitur membalikkan berbagai jenis

Sistem propulsi untuk kapal.

Pengereman kapal.

Kapal sebagai objek kontrol.

Sebuah kapal laut pengangkut bergerak di perbatasan dua media: air dan udara, sambil mengalami efek hidrodinamik dan aerodinamis.

Untuk mencapai parameter gerakan yang ditentukan, kapal harus dikontrol. Dalam arti ini kapal adalah sistem yang dikendalikan... Setiap sistem yang dikendalikan terdiri dari tiga bagian: objek kontrol, perangkat kontrol, dan perangkat kontrol (mesin atau orang)

Kontrol – itu adalah organisasi proses yang memastikan pencapaian tujuan tertentu yang sesuai dengan tugas manajemen.

Ketika sebuah kapal berlayar di laut lepas, tugas manajemen adalah dalam memastikan transisinya dari satu titik ke titik lain di sepanjang lintasan bujursangkar, mempertahankan arah tertentu dan secara berkala menyesuaikannya setelah menerima pengamatan. Pada kasus ini kursus adalah koordinat terkontrol, dan proses mempertahankan nilai konstannya adalah tujuan manajemen.

Nilai sesaat dari serangkaian koordinat menentukan keadaan kapal saat ini. Koordinat ini adalah: heading, kecepatan, sudut drift, perpindahan lateral relatif terhadap heading umum dan dll. Mereka koordinat keluaran. Sebaliknya, koordinatnya adalah penyebab gerakan terkontrol disebut input ... Ini sudut kemudi dan kecepatan baling-baling ... Saat memilih nilai koordinat input, perangkat kontrol (pilot otomatis, navigator) dipandu oleh nilai koordinat output. Hubungan antara akibat dan sebab ini disebut umpan balik.

Sistem terkontrol yang dianggap tertutup, karena perangkat kontrol (navigator) beroperasi di dalamnya. Jika perangkat kontrol berhenti berfungsi, maka sistem menjadi terbuka dan perilaku objek kontrol (kapal) akan ditentukan oleh keadaan di mana kontrol tetap (sudut kemudi, frekuensi dan arah putaran baling-baling).

Dalam disiplin "Mengendalikan kapal", tugas-tugas mengendalikan kapal dipelajari, yang pergerakannya terjadi di sekitar rintangan, mis. pada jarak yang sebanding dengan dimensi objek kontrol itu sendiri, yang mengecualikan kemungkinan menganggapnya sebagai titik (misalnya, seperti dalam kursus "Navigasi").

Gaya dan momen yang bekerja pada kapal

Semua gaya yang bekerja pada kapal biasanya dibagi menjadi tiga kelompok: mengemudi, eksternal dan reaktif.

Untuk mengemudi mengacu pada kekuatan yang diciptakan oleh kontrol untuk memberikan gerakan linier dan sudut ke kapal. Gaya tersebut meliputi: gaya dorong baling-baling, gaya kemudi lateral, gaya yang dihasilkan oleh sarana kontrol aktif (ACS), dll.

ke luartermasuk kekuatan tekanan angin, gelombang laut, arus. Kekuatan-kekuatan ini dalam banyak kasus mengganggu manuver.

Untuk reaktifmengacu pada gaya dan momen yang timbul dari pergerakan kapal. Gaya reaktif bergantung pada kecepatan linier dan sudut bejana. Berdasarkan sifatnya, gaya dan momen reaktif dibagi menjadi inersia dan non-inersia... Gaya dan momen inersia disebabkan oleh inersia bejana dan penambahan massa cairan. Kekuatan-kekuatan ini muncul hanya ketika kehadiran akselerasi - linier, sudut, sentripetal. Gaya inersia selalu berlawanan arah dengan percepatan... Dengan gerakan bujursangkar yang seragam dari kapal, gaya inersia tidak muncul.

Gaya non-inersia dan momennya disebabkan oleh viskositas air laut, oleh karena itu, mereka adalah gaya dan momen hidrodinamik. Ketika mempertimbangkan masalah pengendalian, sistem koordinat bergerak yang terkait dengan kapal digunakan dengan titik asal di pusat gravitasinya. Arah positif sumbu: X - di hidung; Y - menuju sisi kanan; Z - turun. Pembacaan positif dari sudut diambil searah jarum jam, namun, dengan reservasi mengenai sudut transfer, sudut drift dan sudut arah angin.

Arah positif dari pergeseran kemudi diambil sebagai pergeseran yang menyebabkan sirkulasi searah jarum jam, yaitu. bergeser ke sisi kanan (bilah kemudi berputar berlawanan arah jarum jam).

Sudut hanyut positif diambil sebagai sudut di mana aliran air mengalir dari sisi kiri dan, oleh karena itu, menciptakan gaya hidrodinamika transversal positif pada lambung kapal. Sudut drift ini terjadi pada sirkulasi sebelah kanan kapal.

Kasus umum gerak kapal digambarkan dengan sistem tiga persamaan diferensial: dua persamaan gaya sepanjang sumbu X dan sumbu Y melintang dan persamaan momen di sekitar sumbu vertikal Z.

1. Konsep dan definisi umum

Controllability - kemampuan kapal untuk bergerak di sepanjang lintasan tertentu, mis. pertahankan arah gerakan yang diberikan atau ubah di bawah aksi perangkat kontrol.

Perangkat kontrol utama di kapal adalah kontrol kemudi, kontrol propulsi, kontrol aktif.

Keterkelolaan menggabungkan dua properti: stabilitas dan kelincahan kursus .

Stabilitas di lapangan- Ini adalah kemampuan kapal untuk mempertahankan arah gerakan bujursangkar. Stabilitas pos dapat dilakukan secara otomatis, bila kapal dapat tetap berada di jalurnya tanpa pengoperasian kendali (rudder), dan operasional, bila kapal tetap berada di jalur tertentu dengan menggunakan kendali.

Kelincahan - kemampuan kapal untuk mengubah arah gerakan dan menggambarkan lintasan kelengkungan yang diberikan.

Kelincahan dan stabilitas di lapangan sesuai dengan tujuan utama dari kontrol apa pun: untuk memutar perahu dan memastikan gerakannya ke arah yang konstan. Selain itu, setiap perangkat kontrol harus memberikan penangkal pengaruh faktor kekuatan eksternal. Sesuai dengan hal tersebut R.Ya. Pershitz memperkenalkan definisi komponen penting dari pengendalian seperti kepatuhan.

Ketaatan adalah kemampuan kapal untuk mengatasi resistensi terhadap manuver di bawah pengaruh eksternal yang diberikan. Dengan tidak adanya pengaruh eksternal, ketidakstabilan sendiri di lapangan dapat memainkan perannya.

Ketaatan koma memperkenalkan konsep kepekaan, yang berarti kemampuan kapal untuk bereaksi secepat mungkin terhadap tindakan pengendalian, khususnya terhadap perpindahan kemudi.

Batang baling-baling. Agar kapal dapat bergerak dengan kecepatan tertentu, perlu untuk menerapkan gaya penggerak padanya, mengatasi hambatan terhadap gerakan. Daya berguna yang diperlukan untuk mengatasi hambatan ditentukan oleh rumus: Np = R V, di mana R adalah gaya hambatan; V adalah kecepatan gerak.

Kekuatan pendorong diciptakan oleh sekrup yang bekerja, yang, seperti mekanisme apa pun, menghabiskan sebagian energi secara tidak produktif. Daya yang dikeluarkan untuk memutar sekrup adalah: Nz = M n, di mana M adalah momen tahanan terhadap putaran sekrup; n adalah kecepatan putar sekrup.

Rasio daya yang berguna dengan daya yang dikeluarkan disebut koefisien propulsi kompleks lambung-baling-baling:

h = RV / M n

Koefisien propulsif mencirikan kebutuhan kapal akan energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan kecepatan gerakan tertentu. Daya pembangkit listrik (daya efektif Ne) kapal harus lebih besar dari daya yang dikeluarkan untuk putaran baling-baling, karena ada rugi-rugi pada saluran poros dan kotak roda gigi:

Ne = RV / jam hв hр,

di mana hв, hр adalah koefisien efisiensi poros dan gearbox.

Karena dengan gerakan bujursangkar yang seragam, gaya dorong baling-baling sama dengan gaya resistensi, rumus di atas dapat digunakan untuk memperkirakan secara kasar gaya dorong baling-baling dalam langkah penuh (Vo):

Pe = Ne h hв hр / Vo,

dimana koefisien pendorong ditentukan oleh rumus Lapp:

di mana L adalah panjang kapal antara garis tegak lurus:

n adalah kecepatan putar sekrup, s -1.

Daya dorong baling-baling maksimum berkembang dalam mode tambat - sekitar 10% lebih banyak dorongan baling-baling dalam mode kecepatan penuh.

Daya dorong baling-baling saat beroperasi secara terbalik kira-kira 70-80% dari dorong baling-baling pada kecepatan penuh.

Ketahanan terhadap pergerakan kapal

Air memiliki sifat viskositas dan berat, yang menyebabkan dua jenis hambatan ketika kapal bergerak: kental dan gelombang. Resistensi viskos memiliki dua komponen: gesekan dan bentuk.
Tahanan gesekan tergantung pada luas dan kekasaran permukaan rumah yang dibasahi. Ketahanan terhadap bentuk tergantung pada kontur tubuh. Tahanan gelombang dikaitkan dengan pembentukan gelombang kapal selama interaksi lambung kapal yang bergerak dengan air di sekitarnya.

Untuk memecahkan masalah praktis, hambatan air terhadap pergerakan kapal sebanding dengan kuadrat kecepatan:

R = k V²,

di mana k - koefisien proporsionalitas, tergantung pada draft kapal dan tingkat pengotoran lambung.

Seperti yang dinyatakan pada bagian sebelumnya, gaya drag pada langkah penuh dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Ro = Ne h hв hр / Vo.

Nilai resistansi antara (R) untuk setiap kecepatan perjalanan ditentukan oleh:

Inersia kapal dan massa air yang menempel

Inersia kapal dan massa air yang melekat

Kesetaraan gaya resistensi medium terhadap pergerakan kapal dan dorong baling-baling menentukan gerakan translasi yang seragam dari kapal. Ketika kecepatan rotor berubah, persamaan gaya ini dilanggar.
Dengan peningkatan dorong, kecepatan kapal meningkat, dengan penurunan, itu berkurang. Perubahan kecepatan terjadi untuk waktu yang lama, sampai inersia kapal diatasi dan gaya dorong dan gaya hambat baling-baling kembali seimbang. Massa adalah ukuran inersia. Namun, kelembaman kapal yang bergerak di lingkungan perairan tidak hanya bergantung pada massa kapal itu sendiri.

Lambung kapal menggerakkan partikel air yang berdekatan, yang mengkonsumsi energi tambahan. Akibatnya, untuk memberikan kecepatan kapal, dibutuhkan operasi pembangkit listrik yang lebih lama.
Saat pengereman, perlu untuk memadamkan tidak hanya energi kinetik yang dikumpulkan oleh kapal, tetapi juga energi partikel air yang terlibat dalam gerakan. Interaksi partikel air dengan lambung ini mirip dengan peningkatan massa kapal.
Massa tambahan ini (massa air tambahan) untuk kapal pengangkut adalah dari 5 hingga 10% dari perpindahannya selama gerakan memanjang kapal dan sekitar 80% dari perpindahan selama gerakan lateral.

2. Gaya dan momen yang bekerja pada kapal selama pergerakannya

Saat mempertimbangkan pergerakan kapal, sistem koordinat persegi panjang XYZ yang terkait dengan pusat gravitasi kapal digunakan. Arah positif sumbu: X - di hidung; Y - menuju sisi kanan; Z - turun.

Semua gaya yang bekerja pada kapal dibagi menjadi tiga kelompok: mengemudi, eksternal dan reaktif.

Kekuatan pendorong adalah dihasilkan oleh kontrol: gaya dorong baling-baling, gaya kemudi lateral, gaya yang dihasilkan oleh kontrol aktif.

Kekuatan eksternal meliputi kekuatan tekanan angin, gelombang laut, arus.

Gaya reaktif meliputi: timbul dari pergerakan kapal di bawah aksi penggerak dan kekuatan eksternal. Mereka dibagi menjadi inersia- karena kelembaman kapal dan massa air yang ditambahkan dan timbul hanya dengan adanya percepatan. Arah aksi gaya inersia selalu berlawanan dengan percepatan kerja.

Gaya non-inersia disebabkan oleh viskositas air dan merupakan gaya hidrodinamik.

Saat menganalisis gaya yang bekerja pada kapal, itu dianggap sebagai sayap vertikal dengan profil simetris relatif terhadap bidang tengah (DP).

Dalam kaitannya dengan kapal, sifat-sifat utama sayap dirumuskan sebagai berikut:

jika kapal bergerak lurus dalam aliran air atau udara dengan sudut serang tertentu, maka selain kekuatan tarik berlawanan arah dengan gerakan, ada gaya angkat yang diarahkan tegak lurus terhadap aliran masuk. Akibatnya, resultan gaya-gaya ini tidak sesuai dengan arah aliran. Besarnya gaya yang dihasilkan sebanding dengan sudut serang dan kuadrat dari kecepatan aliran yang masuk;

titik penerapan gaya resultan dipindahkan sepanjang DP dari pusat area sayap ke arah aliran. Semakin tajam sudut serang, semakin besar besarnya perpindahan ini. Pada sudut serang mendekati 90 derajat, titik penerapan gaya resultan bertepatan dengan pusat layar(untuk permukaan kapal) dan pusat resistensi lateral(untuk bagian bawah air);

sehubungan dengan bagian bawah air lambung kapal: sudut serang adalah sudut melayang, dan untuk bagian permukaan - cous angle (KU) dari angin semu;

pusat resistensi lateral biasanya bertepatan dengan pusat gravitasi kapal, dan posisi bagian tengah layar tergantung pada lokasi bangunan atas.

Dengan tidak adanya angin dan posisi kemudi lurus, persamaan diferensial pertama dari gerakan kapal dapat direpresentasikan sebagai:

di mana adalah massa bejana, dengan memperhitungkan massa air yang ditambahkan.

Gerakan seragam: tidak ada percepatan, oleh karena itu gaya inersia dV / dt = 0. Dua gaya yang sama besar dan berlawanan arah bekerja di kapal: gaya tahan air dan gaya tarik baling-baling.

Pada perubahan gaya dorong baling-baling kesetaraan kekuatan dorong baling-baling dan resistensi gerakan kapal dilanggar; ini menyebabkan munculnya gaya inersia, percepatan muncul dan kapal mulai bergerak dengan kecepatan dipercepat atau diperlambat. Gaya inersia diarahkan melawan percepatan, mis. mencegah perubahan kecepatan.

Dengan peningkatan traksi 3 gaya bekerja di kapal: gaya tarik baling-baling - maju, kekuatan perlawanan- kembali, gaya inersia - kembali.

Dengan penurunan gaya traksi: kekuatan traksi - maju; Dengan resistensi lumpur- kembali; gaya inersia - maju

Dengan manuver berhenti:Denganresistensi lumpur- kembali; kekuatan inersia - maju;

Saat membalikkan:

a) sebelum kapal berhenti: kekuatan perlawanan- kembali; kekuatan tarik - kembali; kekuatan inersia - maju.

b) setelah berhenti dan memulai gerakan mundur: kekuatan perlawanan- maju; kekuatan tarik - kembali; kekuatan inersia - maju.

Catatan: maju - arah ke haluan kapal; kembali - arah ke buritan kapal.

Gaya-gaya yang bekerja pada kapal saat menikung

Kapal berputar di bawah aksi kemudi yang digeser. Jika Anda memegang kemudi di atas kapal selama jangka waktu tertentu, maka kapal akan melakukan gerakan yang disebut sirkulasi. Dalam hal ini, pusat gravitasi kapal akan menggambarkan kurva sirkulasi, dalam bentuk dekat dengan lingkaran.
Momen ketika kemudi mulai bergeser dianggap sebagai awal dari sirkulasi. Sirkulasi dicirikan oleh kecepatan linier dan sudut, jari-jari kelengkungan dan sudut hanyut.
Merupakan kebiasaan untuk membagi proses sirkulasi menjadi tiga periode: bermanuver - berlanjut selama pergantian kemudi; evolusioner - dimulai dari saat akhir perpindahan kemudi dan berakhir ketika karakteristik sirkulasi mengambil nilai kondisi mapan; mantap - dimulai dari akhir periode kedua dan berlanjut selama kemudi tetap pada posisi bergeser.

Kemudi kapal dianggap sebagai sayap vertikal dengan profil simetris. Oleh karena itu, ketika digeser, timbul gaya angkat - gaya kemudi lateral Pp.

Kami menerapkan ke pusat gravitasi kapal dua gaya yang sama dan berlawanan arah P "py dan P" "py. Kedua gaya ini saling dikompensasi, yaitu tidak mempengaruhi lambung kapal.

Kemudian gaya dan momen berikut bekerja pada kapal:

gaya seret kemudi Prh - mengurangi kecepatan kapal;

momen kekuatan Rru R "" ru - memutar kapal ke arah kemudi yang bergeser;

force P "ru - memindahkan pusat gravitasi ke arah yang berlawanan dengan rotasi.

Gaya-gaya yang bekerja pada sebuah kapal selama periode sirkulasi evolusioner

Pergantian kapal di bawah aksi momen gaya "" py mengarah pada munculnya sudut melayang. Lambung kapal mulai bekerja seperti sayap. Gaya angkat muncul - gaya hidrodinamik R. Mari kita terapkan pada CG kapal dua Ry yang sama dan gaya yang berlawanan arah R "y R" "y.

Kemudian, selain gaya dan momen yang bekerja dalam mode sirkulasi yang dapat digerakkan, muncul:

drag force Rx - semakin mengurangi kecepatan kapal;

momen kekuatan Ry R "y - mempromosikan belokan; kecepatan sudut belokan meningkat;

gaya R "" y - mengkompensasi gaya P "py dan lintasan dibengkokkan ke arah belokan.

Gaya-gaya yang bekerja dalam periode sirkulasi tetap

Segera setelah kapal mulai bergerak sepanjang lintasan melengkung, gaya sentrifugal Rц muncul. Setiap titik di sepanjang kapal menggambarkan lintasannya sendiri relatif terhadap pusat umum O.
Selain itu, setiap titik memiliki sudut hanyutnya sendiri, yang nilainya meningkat seiring dengan jarak menuju buritan. Sesuai dengan sifat-sifat sayap, titik penerapan gaya hidrodinamik R dipindahkan ke belakang di belakang pusat gravitasi kapal.

Hasil dari:

force Rtskh - mengurangi kecepatan kapal;

Gaya Rtsu - mencegah perubahan radius sirkulasi;

momen yang diciptakan oleh gaya hidrodinamik Ru - mencegah peningkatan kecepatan sudut rotasi;

semua parameter sirkulasi cenderung ke nilai kondisi tunaknya.

Secara geometris, lintasan sirkulasi dicirikan oleh:

Resolusi IMO .751 (18) "Standar kemampuan manuver kapal menengah" untuk kapal yang baru dibangun mengusulkan nilai-nilai berikut:

1) perpindahan ke depan (maju) - tidak lebih dari 4,5 panjang kapal;

2) diameter taktis - tidak lebih dari 5 panjang kapal.

Penanganan kapal saat membalikkan

Ketika kapal bergerak mundur dengan kemudi digeser, gaya dan momen berikut bekerja pada kapal (lihat gambar):

gaya kemudi lateral Rru;

momen gaya Rru dan Rru membelokkan kapal ke arah yang berlawanan dengan kemudi yang digeser;

gaya hidrodinamik Ru membentuk momen yang mencegah pembalikan;

lemparan miring air pada kemudi mengurangi sudut pergeseran kemudi efektif dengan jumlah yang sama dengan sudut melayang dan, akibatnya, nilai gaya lateral kemudi berkurang.

Faktor-faktor ini menentukan pengendalian kapal yang lebih buruk secara terbalik dibandingkan dengan yang maju.

Gaya dan momen yang terkait dengan aksi angin

Saat mempertimbangkan gaya dan momen yang terkait dengan aksi angin, kecepatan angin semu digunakan.

Sesuai dengan sifat sayap, gaya aerodinamis A muncul di bawah pengaruh angin.

Memperluas gaya aerodinamis menjadi komponen longitudinal dan transversal dan menerapkan dua gaya yang sama dan berlawanan arah dan "у ke CG, kita mendapatkan:

force Axe - meningkatkan kecepatan kapal;

momen gaya dan "у - memutar kapal ke sisi kanan;

gaya A "" y - menyebabkan perpindahan lateral, yang mengarah pada munculnya sudut penyimpangan a dan gaya hidrodinamik R;

komponen longitudinal dari gaya hidrodinamik Rх - mengurangi kecepatan kapal;

momen gaya Ry R "" y, yang bekerja dalam arah yang sama dengan momen gaya dan "у, semakin memutar kapal;

gaya R "y menyebabkan perpindahan lateral yang berlawanan dengan perpindahan dari gaya A" y.

Untuk menjaga kapal tetap pada jalurnya, perlu untuk menggeser kemudi ke sudut tertentu untuk menciptakan momen gaya kemudi lateral Pru, yang mengkompensasi momen gaya aerodinamis dan hidrodinamik.

Baling-baling yang bekerja melakukan gerakan translasi dengan kecepatan kapal V relatif terhadap air yang tidak terganggu dan gerakan rotasi dengan kecepatan sudut w = 2p n. Setiap bilah baling-baling dianggap sebagai sayap yang terpisah.

Ketika aliran air dilemparkan ke baling-baling, gaya dihasilkan pada masing-masing bilahnya, yang sebanding dengan kuadrat kecepatan aliran dan nilai sudut serang. Memperluas gaya ini dalam dua arah tegak lurus satu sama lain, kita mendapatkan: gaya dorong yang diarahkan sepanjang sumbu rotasi baling-baling dan gaya hambat yang bekerja di bidang piringan baling-baling secara tangensial ke lingkaran, yang dijelaskan oleh titik-titik pada bilah baling-baling selama putarannya.

Karena baling-baling yang bekerja terletak di belakang lambung kapal, ketika bergerak, aliran air mengalir ke bilah baling-baling dengan kecepatan dan sudut yang berbeda. Akibatnya, ada ketidaksetaraan gaya dorong dan gaya hambat untuk setiap sudu, yang menyebabkan munculnya, selain gaya dorong baling-baling, gaya lateral yang mempengaruhi kemampuan kontrol bejana rotor tunggal.

Penyebab utama gaya lateral adalah:

aliran air yang lewat, terbawa oleh tubuh selama gerakannya;

reaksi air terhadap sekrup yang berfungsi;

pelemparan pancaran air yang tidak merata dari baling-baling yang bekerja ke kemudi atau lambung kapal.

Mari kita pertimbangkan pengaruh alasan ini pada pengoperasian baling-baling tetap (FPP) dan baling-baling pitch yang dapat disesuaikan (CPP) dari rotasi kanan.

Efek dari angin penarik

Di bagian atas baling-baling, kecepatan aliran air terkait karena bentuk kontur lambung akan lebih besar daripada di bagian bawahnya, yang mengarah pada peningkatan sudut serang aliran air ke bilah atas. . Hal ini dapat ditunjukkan dengan mempertimbangkan gerakan elemen sudu yang terletak pada radius r dari sumbu rotasi rotor.

Selama pengoperasian baling-baling, elemen sudu mengambil bagian dalam gerakan putar dengan kecepatan linier sama dengan 2pr ● n, dan gerakan translasi pada kecepatan kapal V.

Kecepatan sebenarnya dari gerakan maju dari bagian sudu baling-baling dikurangi dengan nilai DV dari kecepatan aliran yang terkait. Akibatnya, sudut serang meningkat ke nilai af, yang mengarah pada peningkatan gaya dРх dan dРу.
Setelah mengintegrasikan dРх dan d di sepanjang bilah, kami memperoleh nilai gaya dorong (P1) dan gaya hambat (Q1) yang dibuat oleh bilah baling-baling di posisi atas. Gaya-gaya ini akan lebih besar dari gaya-gaya P3 dan Q3 yang diciptakan oleh sudu pada posisi yang lebih rendah. Ketidaksamaan gaya Q1 dan Q3 menyebabkan munculnya gaya lateral DQ = Q1 – Q3 yang cenderung membelokkan buritan kapal ke kiri searah dengan gaya yang lebih besar.

Reaksi air terhadap sekrup

Kinerja baling-baling dipengaruhi oleh kedekatan permukaan air. Akibatnya, udara tersedot ke bilah di bagian atas piringan baling-baling. Dalam hal ini, bilah atas mengalami gaya reaksi air yang lebih sedikit daripada bilah bawah. Akibatnya, gaya lateral reaksi air muncul, yang selalu diarahkan ke arah rotasi sekrup - dalam kasus yang dipertimbangkan, ke kanan.

Ketika baling-baling berputar, aliran air yang berputar-putar mengalir ke bilah kemudi di bagian bawah dan atas pada sudut serangan yang berbeda. Di bagian bawah, kedalaman serangan kurang dari di bagian atas.

Hasilnya adalah gaya lateral yang cenderung membelokkan buritan ke kanan.

Efek total sekrup: untuk sebagian besar kapal dengan baling-baling pitch tetap dan baling-baling pitch kekuatan atau saling.

Dalam hal ini, aliran terkait dipertahankan. Namun, berbeda dengan kasus yang dibahas di atas, aliran terkait menurunkan sudut serang.

Akibatnya, gaya hambat dPy pada setiap elemen bilah berkurang. Di posisi atas, penurunan seperti itu lebih terasa daripada di posisi bawah, karena di bagian bawah, kecepatan aliran terkait lebih rendah. Oleh karena itu, gaya drag yang dihasilkan dari sudu-sudu untuk fixed pitch propeller akan diarahkan ke kiri.

Sebagian besar kapal memiliki baling-baling pitch rotasi kiri. Untuk CPP, saat mengubah mode operasi dari maju ke mundur, arah rotasi dipertahankan, hanya pitch sekrup yang berubah: sekrup pitch kiri menjadi sekrup pitch kanan. Akibatnya, gaya hambat yang dihasilkan dari sudu-sudu, serta kapal-kapal dengan baling-baling pitch tetap dari pitch kanan, akan diarahkan ke kiri.

Reaksi air terhadap sekrup

Gaya lateral reaksi air terhadap baling-baling, seperti yang disebutkan di atas, selalu diarahkan ke arah putaran baling-baling: baik untuk baling-baling dengan pitch tetap maupun untuk baling-baling pitch - ke kiri.

Baling-baling jet dilemparkan ke buritan kapal.

Akibatnya, tekanan hidrodinamik yang meningkat dibuat dan umpan akan bergeser: baik untuk baling-baling pitch tetap dan untuk baling-baling pitch - ke kiri.

Efek total sekrup: umpan pergi ke kiri.

Kapal bergerak mundur, baling-baling berputar ke belakang.

Ketika kapal mulai bergerak mundur, arus yang lewat menghilang.

Reaksi air terhadap sekrup: ke kiri.

: ke kiri.

Efek total sekrup: umpan pergi ke kiri.

4. Pengaruh baling-baling pada pengendalian kapal multi-baling-baling

Sebagian besar kapal penumpang modern, pemecah es, serta kapal berkecepatan tinggi dengan tonase besar dilengkapi dengan sistem penggerak dua atau tiga poros. Fitur utama dari kapal multi-rotor dibandingkan dengan kapal-rotor tunggal adalah penanganannya yang lebih baik.
Baling-baling pada baling-baling yang digerakkan dengan baling-baling kembar, serta baling-baling samping di tiga kapal yang digerakkan dengan baling-baling, terletak simetris relatif terhadap bidang tengah dan memiliki arah putaran yang berlawanan, biasanya dengan nama yang sama dengan sisinya. Mari kita pertimbangkan pengendalian kapal multi-rotor menggunakan contoh kapal twin-rotor.

Ketika baling-baling beroperasi secara bersamaan maju atau mundur, gaya lateral yang disebabkan oleh aliran yang lewat, reaksi air terhadap baling-baling dan pancaran dari baling-baling yang dilemparkan ke stang atau badan dikompensasikan, karena baling-baling memiliki arah yang berlawanan dari rotasi. Oleh karena itu, tidak ada kecenderungan untuk membelokkan buritan ke satu arah atau lainnya, seperti pada kapal berrotor tunggal.

Satu sekrup bekerja ke depan, yang lain berhenti.

Dengan menggunakan teknik yang terkenal, terapkan pada CG dua gaya dorong yang sama dari sekrup (pada gambar sekrup sisi kiri bekerja) dan gaya yang berlawanan arah, kita dapatkan:

gaya P "" l menyebabkan kapal bergerak maju;

momen gaya Rl dan R" l memutar buritan ke arah baling-baling yang bekerja;

diketahui dari hidrodinamika bahwa baling-baling yang bekerja mempercepat aliran air di sekitar buritan, dan tekanan hidrodinamik dari baling-baling yang bekerja berkurang. Karena perbedaan tekanan, gaya Pd terbentuk. Menerapkan ke CG kapal dua Pd yang sama dan gaya yang berlawanan arah P "d dan P" "d, kita mendapatkan: - momen gaya Pd dan P" "d memutar buritan menuju baling-baling yang bekerja; gaya P" d - menggeser CG kapal menuju baling-baling yang bekerja ...

Dengan demikian, gerakan kapal ulir kembar yang dipertimbangkan kira-kira mirip dengan gerakan kapal ulir tunggal dengan kemudi digeser.

Satu sekrup bekerja mundur, yang lain berhenti.

Dengan melakukan postulat dan penalaran yang serupa dengan bagian sebelumnya, dapat diperoleh kesimpulan umum bahwa buritan kapal menyimpang ke arah yang berlawanan dengan baling-baling yang bekerja mundur. Perlu dicatat bahwa gaya Pd dalam kasus yang dipertimbangkan dibuat oleh jet dari baling-baling yang bekerja mundur yang dilemparkan ke bagian belakang lambung.

Menghidupkan kapal di tempat ketika baling-baling bekerja

Sebuah perahu baling-baling kembar dapat berputar hampir di tempat ketika baling-baling bekerja ke luar (satu baling-baling bekerja ke depan dan yang lainnya mundur). Kecepatan rotasi dipilih sedemikian rupa sehingga gaya traksi baling-baling sama besarnya.
Perkiraan persamaan gaya dicapai ketika mesin, yang bekerja ke depan, memberikan satu langkah lebih sedikit dari mesin, bekerja ke belakang. Misalnya: Perjalanan maju lambat - Perjalanan mundur sedang.
Momen pembukaan dibuat tidak hanya karena lokasi sekrup di sisi berlawanan dari DP, tetapi juga karena perbedaan tekanan air di sisi gerbang buritan, yang dibuat oleh jet yang diarahkan secara berlawanan dari sekrup.

Kerugian dari kapal twin-screw termasuk pengurangan efisiensi kemudi yang terletak di DP. Oleh karena itu, pada kecepatan rendah, ketika bagian utama dari gaya yang timbul pada roda kemudi selama perpindahannya diciptakan oleh pancaran air yang dilemparkan oleh baling-baling ke roda kemudi, metode pengendalian utama adalah mesin manuver.

Kapal tiga sekrup menggabungkan kemampuan manuver positif dari kapal satu dan dua sekrup dan memiliki kemampuan manuver yang lebih tinggi, termasuk pada kecepatan rendah. Saat mengemudi ke depan, baling-baling tengah meningkatkan efisiensi kemudi karena jet baling-baling diproyeksikan ke atasnya. Sebaliknya, baling-baling tengah memberikan gerakan maju, dan belokan dilakukan oleh baling-baling samping.

5. Faktor utama yang mempengaruhi penanganan kapal

Faktor konstruktif.

perbandingan panjang dan lebar ( L/B). Semakin besar rasio ini, semakin buruk kemampuan putar kapal, yang dikaitkan dengan peningkatan relatif dalam kekuatan resistensi terhadap gerakan lateral kapal. Oleh karena itu, perahu lebar dan pendek memiliki kelincahan yang lebih baik daripada perahu panjang dan sempit.

Faktor kelengkapan keseluruhan (D). Dengan peningkatan koefisien d, turnability meningkat, yaitu. semakin penuh garis kapal, semakin baik kelincahannya.

Desain dan lokasi roda kemudi. Desain kemudi (luas dan elongasinya) memiliki pengaruh yang kecil terhadap peningkatan kemampuan putar kapal. Lokasinya memiliki pengaruh yang jauh lebih besar. Jika kemudi terletak di jet heliks, maka laju aliran air ke kemudi meningkat dengan laju aliran tambahan yang disebabkan oleh jet heliks, yang memberikan peningkatan yang signifikan dalam kemampuan putar.

Pada kapal twin-screw, kemudi yang terletak di DP relatif tidak efektif. Jika di kapal seperti itu ada dua kemudi di belakang masing-masing baling-baling, maka kelincahannya meningkat tajam.

Kecepatan kapal

Bentuk sirkulasi, karakteristik geometris utamanya (perpanjangan, perpindahan maju, perpindahan mundur) tergantung pada kecepatan awal kapal. Tetapi diameter sirkulasi tunak pada sudut perpindahan kemudi yang sama tetap konstan dan tidak bergantung pada kecepatan awal.

Dalam kondisi berangin, kemampuan pengendalian sangat bergantung pada kecepatan kapal: semakin rendah kecepatan, semakin besar pengaruh angin terhadap kemampuan pengendalian.

Elemen pendaratan kapal

Memangkas. Peningkatan trim buritan menyebabkan pergeseran pusat resistensi lateral dari bagian tengah ke buritan, oleh karena itu, stabilitas kapal di jalur meningkat dan kemampuan putarnya memburuk.
Di sisi lain, trim ke haluan secara tajam memperburuk stabilitas di jalur - kapal menjadi yaw, yang memperumit manuver dalam kondisi terbatas. Oleh karena itu, mereka mencoba untuk memuat kapal sehingga memiliki trim buritan sedikit selama pelayaran.

Bank. Gulungan kapal merusak simetri aliran di sekitar lambung. Area permukaan tulang pipi yang terendam dari sisi miring menjadi lebih besar dari area tulang pipi yang sesuai dari sisi yang terangkat.

Akibatnya, kapal cenderung menyimpang ke sisi yang berlawanan dengan gulungan, yaitu. menuju resistensi yang paling kecil.

Minuman. Perubahan draft menyebabkan perubahan pada area resistensi lateral dari bagian lambung yang terendam dan area layar. Akibatnya, dengan peningkatan draft, stabilitas kapal di jalur meningkat dan turnability memburuk, dan dengan penurunan draft, sebaliknya.
Selain itu, penurunan draft menyebabkan peningkatan luas layar, yang mengarah pada peningkatan relatif pengaruh angin pada penanganan kapal.