Kema korpusining tasnifiga ta'sir qiluvchi tashqi kuchlar. Kemada harakat qiluvchi kuchlar va momentlar

Shamol va oqimning kemaga ta'siri asosiy yukni keltirib chiqaradi langar zanjiri bog'lab qo'yilganda va kema langar yotqizilgan joyga tortilganda, unanchoring jarayonida elektr motor miliga qarshilikning statik momentini aniqlaydi.

Statsionar holatda, shamol va oqim yo'nalishi mos kelganda, tashqi kuchlarning idishga eng katta ta'siri sodir bo'ladi va vintli idishlar uchun umumiy quvvat uchta komponentning arifmetik yig'indisi bilan aniqlanadi.

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

bu erda FB - kema yuzasiga shamol ta'sirining kuchi;

F’T – kemaning suv osti qismiga ta’sir etuvchi tok kuchi;

F'G - qo'zg'almas pervanellarga ta'sir qiluvchi joriy kuch.

FB kemasining sirt qismiga shamolning ta'sir kuchi shamol tezligi va yo'nalishiga, korpusning sirt qismining shakliga, ustki inshootlarning o'lchamiga va joylashishiga bog'liq. Shamol kuchining hisoblangan qiymati N formulasi bilan aniqlanishi mumkin

FB = Kn ∙ rv ∙ Sn

bu erda Kn = 0,5 ÷ 0,8 - korpus yuzasi atrofidagi oqim koeffitsienti

rp = rV2 / 2 – shamol bosimi, Pa;

r = 1,29 – havo zichligi, kg/m3;

V – shamol tezligi, m/s

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

Kemaning sirt qismini kemaning o'rta qismiga proyeksiya qilish maydoni, m2:

B - tomir kengligi, m;

H – yon balandligi, m;

T – qoralama, m;

b, h - mos ravishda kema ustki inshootlarining kengligi va balandligi, 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

Oqim natijasida vujudga keladigan tananing qarshiligi faqat ishqalanish qarshiligi bilan hisobga olinadi, chunki boshqa barcha qarshilik turlari (to'lqin, vorteks) past oqim tezligi tufayli deyarli yo'q, N.

(1)

bu erda CT = 1,4 - ishqalanish koeffitsienti;

Scm = L∙(d∙B + 1,7∙T)

- idishning namlangan yuzasi maydoni, m2

Bu erda d = 0,75 ÷ 0,85 - siljishning to'liqlik koeffitsienti;

L, B, T - idishning asosiy o'lchamlari, m;

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

VT – suv oqimi tezligi, m/s (1,38 m/s)

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

(2)

bu erda ZG - pervanellar soni;

SG = 200 ÷ 300 - pervanel diskining nisbati ortib borayotgan parametr, kg / m3;

DB – pervanelning tashqi diametri (ko‘krak), m.

F’G=2*200*1,52*1,382=1713,96 N

F’=2954,1+2663,7+1713,96=7331,96 N

Biogaz
Bu metan va karbonat angidrid aralashmasi bo'lib, o'simlik va hayvonlardan kelib chiqqan organik moddalarning metan fermentatsiyasi mahsulotidir. Biogaz deganda mahalliy xomashyodan olinadigan yoqilg'i tushuniladi. Uni ishlab chiqarish uchun juda ko'p potentsial manbalar mavjud bo'lsa-da, amalda ularning assortimenti geografik ...

Diskli tormoz mexanizmida harakatlantiruvchi kuchlarni aniqlash
3.2-rasm - Diskli tormozning konstruktiv diagrammasi r1 - tormoz diskining ichki radiusi, m; r2 - tormoz diskining tashqi radiusi, m; rsr - ishchi sirtning o'rtacha radiusi, m; drts - ishchi tsilindrning diametri, m Tormoz qoplamalari halqali sektor shaklida amalga oshiriladi. Biz halqa astarli diskli tormozning ishqalanish momentini qabul qilamiz, N...

Tog' tizmasini ajratishni hisoblash
8-rasm - Qulfning mustahkamligini hisoblash. Pichoqlar parallel, ya'ni b=0° deb faraz qilamiz. Rc.t.v. – halqaning og‘irlik markazining radiusi. Rc.v. – jantga ta’sir etuvchi markazdan qochma kuch. rast. – tizma ustida ta’sir etuvchi kuchlanish kuchlanishi. Rc.t.v. = 0,296 m Xulosa: Siqilish va tortishish kuchlanishlarining hisoblangan qiymatlari ... dan oshmaydi.

Kema korpusiga ta'sir qiluvchi barcha kuchlarni (yuklarni) ikki toifaga bo'lish mumkin:

-Doimiy, butun operatsiya muddati davomida amal qiladi.

-Tasodifiy, istalgan vaqt oralig'ida yoki vaqti-vaqti bilan amal qiladi.

Tanadagi ta'sirning tabiatiga qarab, doimiy yoki tasodifiy kuchlar bo'lishi mumkin statik yoki dinamik.

Kema ham yuklarga duchor bo'ladi (ishlash paytida):

Gravitatsiya - har doim kemada harakat qiluvchi kuchlar (doimiy). Bularga tananing tortishish kuchlari, mexanizmlar, yuk va materiallar kiradi.

Gidrostatik bosim kuchlari (qo'llab-quvvatlovchi kuchlar) tortishish kuchlarini muvozanatlashtiradigan doimiy kuchlardir; qo'llab-quvvatlovchi kuchlarning kattaligi idishning loyihasiga bog'liq.

Suvga chidamlilik kuchlari (idishning harakati paytida) doimiy kuchlar bo'lib, ularning kattaligi idishning tezligi va loyihasiga bog'liq.

Inertial kuchlar tasodifiy kuchlar bo'lib, ularning paydo bo'lishi ish sharoitlariga bog'liq, masalan, dumalash paytida.

Keel bloklarining reaktsiyasi (idishni o'rnatishda) tasodifiy kuch bo'lib, uning kattaligi o'rnatish vaqtida idishning uzunligi bo'ylab yukning taqsimlanishiga va idishning pastki qismidagi keel bloklari soniga bog'liq.

Boshqa operatsion kuchlar tasodifiy bo'lib, asosan dinamik xarakterga ega: bog'lash paytida iskala ustiga ta'sir qilish, erga ulash, to'lqinlarning korpusga ta'siri, bo'ron paytida kemaning suv bosishi.

Yuqoridagi yuklarga qarshi turish va qoldiq deformatsiyalarning oldini olish uchun kema korpusida bo'lishi kerak umumiy bo'ylama, ko'ndalang va mahalliy kuch.

A) Umumiy uzunlamasına kuch:

Kema sokin suvda suzganda, uning korpusida tortishish va qo'llab-quvvatlovchi kuchlar ta'sir qiladi. Ushbu yuklar shartli ravishda qo'llaniladigan kuchlarning tekis tizimiga tushiriladi vertikal tekislik, kema bo'ylab uning kengligining o'rtasidan o'tib ketadi. Kema uzunligi bo'ylab tortishish kuchlari notekis taqsimlanadi, bu kema turiga, kema kemasining kema uzunligi bo'ylab joylashgan joyiga, stendlardagi yuk miqdoriga, kema ta'minotining miqdori va taqsimotiga, ballastga qarab taqsimlanadi. . Qo'llab-quvvatlovchi kuchlarning kema uzunligi bo'ylab taqsimlanishi korpusning suv osti hajmiga mutanosibdir, ya'ni eng katta gidrostatik suv bosimi korpus uzunligining o'rta qismi bo'ylab uchlari tomon asta-sekin kamayib boradi.

Kema korpusining umumiy uzunlamasına mustahkamligini hisoblash uchun u 20 ta nazariy bo'limga bo'linadi. Har bir nazariy bo'linma uchun tananing, mexanizmlarning, yuklarning va jihozlarning tortishish kuchlarining kattaligi hisoblab chiqiladi, so'ngra qabul qilingan shkala bo'yicha tortishish kuchi egri chizig'i tuziladi. Olingan pog'onali egri chiziq har bir nazariy bo'linmadagi tortishishning kattaligini va bu kuchlarning tomir uzunligi bo'ylab taqsimlanish xarakterini aniq ko'rsatadi. Har bir nazariy bo'linma uchun qo'llab-quvvatlovchi kuchlarning kattaligi ham hisoblab chiqiladi va uning egri chizig'i chiziladi. Bu egri bosqichli bo'lishi mumkin, bu uni tortishish egri chizig'i bilan solishtirish uchun qulayroq yoki silliqdir, chunki uzunlik bo'ylab suv osti hajmining o'zgarishi silliq sodir bo'ladi. Egri chiziqlar bir xil masshtabda chiziladi, bu ularni qo'shish imkonini beradi. Natijada yuk egri chizig'i paydo bo'ladi. Ba'zida qo'llab-quvvatlovchi kuchlarning ortiqcha bo'lishi mumkin, keyin yukning taqsimlanishi sabab bo'ladi kemaning egilishi, unda cho'zilish yoki siqish kuchlanishlari kemada paydo bo'ladi. Agar kemadagi yuk boshqacha taqsimlangan bo'lsa, ya'ni kemaning o'rta qismida tortishish kuchlari ortiqcha bo'lsa va ekstremitalarda ortiqcha qo'llab-quvvatlovchi kuchlar bo'lsa, u holda kema boshdan kechiradi. burilish, va palubadagi stresslar belgini o'zgartiradi.

B) Mahalliy kuch:

Mahalliy kuch - bu tananing alohida joylari yoki joylarining ularga ta'sir qiluvchi yuklarga bardosh berish qobiliyati. Mahalliy kuchni hisobga olgan holda, kema korpusi bir qator strukturaviy elementlarga bo'linadi: pollar, ramkalar, tanklar, plitalar.

- Qavatlar- qattiq qo'llab-quvvatlovchi kontur (yon tomonlar, to'siqlar, pastki) bo'ylab qoplama va tayanch orqali bog'langan to'plamning kesishgan bo'ylama va ko'ndalang nurlari tizimi.

Har xil turdagi qavatlar mavjud: pastki, yon, pastki, to'siqlar. Zaminni tashkil etuvchi nurlar bo'linadi asosiy yo'nalish nurlari- ko'pincha bir yo'nalishdagi oraliq nurlar va o'zaro faoliyat tirgaklar - asosiy yo'nalishning nurlarini kesib o'tadigan va ularni qo'llab-quvvatlaydigan kuchli nurlar.

- Ramka ramkasi- bir xil vertikal ko'ndalang tekislikda yotgan pastki, yon tomonlar va pastki qismning ko'ndalang nurlari bilan hosil qilingan. Kema konstruksiya mexanikasi usullaridan foydalanib, nurlar va ramka tugunlarida kuchlanish deformatsiyalari aniqlanadi.

- Plita- bu nurlar orasida joylashgan va ularga tayanadigan qoplamaning qismi. Korpus plitalari to'g'ridan-to'g'ri yukni sezadi va uni kema ramkasining nurlariga uzatadi. Ikki qo'shni plastinkaning ma'lum bir qismi biriktirilgan gardish sifatida o'rnatilgan nurga kiritilgan. Shunday qilib, to'plamning nuri vertikal devor, erkin kamar va biriktirilgan kamardan iborat, ya'ni u I-nurning ko'rinishiga ega.

20. Kema korpusining asosiy elementlari: Kamon (old yoki kamon), Stern (orqa yoki orqa tomon), Pastki, Pastki (katta kemalarda), Ikkita pastki (pastki va pastki paluba o'rtasida), Yonlar (o'ng va port), pastki (tepadagi korpus qopqog'i) , palubalar: ustki - asosiy, shuningdek, ikkinchi, uchinchi va boshqalar (pablonlar yuqoridan pastgacha hisoblanadi), Twindeck - kemalar orasidagi bo'shliq, kema korpusining ichida ko'ndalang bo'ylama to'siqlar bilan bir qatorga bo'linadi. Bo'limlar, Forepeak - birinchi kamon bo'linmasi , Afterpeak - oxirgi orqa bo'linma, Ustki tuzilmalar va pastki uylar kemaning ustida joylashgan (bir yoki ko'p qavatli bo'lishi mumkin), Tank - kamon ustki tuzilishi (uchlari, yoqilg'i va toza suv bilan jihozlangan tanklar, balast). saqlanadi), Jut - aft ustki tuzilishi, O'rta ustki tuzilma - prognoz va kaka o'rtasida joylashgan, Kema jihozlarining elementlari asosiy paluba va forecastle va poop palubalarida. Kema uskunalari elementlari - bu kemaning normal, xavfsiz ishlashini ta'minlaydigan tuzilmalar, mahsulotlar va mexanizmlar majmuasi. Dengiz kemalarida odatda boshqaruvchi, langar, bogʻlovchi, tortuvchi, qutqaruvchi, mast, yuk, ayvon va panjara qurilmalari mavjud.

21/ 22/ 23- asosiy kema korpusining ramka tizimlari:

Korpusni ko'ndalang ramkalash tizimi: bu tizim bilan barcha qavatlardagi asosiy yo'nalishdagi nurlar (nurlar - palubada, romlar - yon tomonda, pollar - pastki qismida idish bo'ylab joylashgan. Ularning orasidagi masofaga qarab belgilanadi. Registr qoidalari va kema uzunligiga qarab 500-800 mm oralig'ida bo'ladi.Ko'ndalang mustahkamlash tizimi muzqaymoqlar va muzda navigatsiya qiluvchi kemalar uchun foydalidir, chunki u ko'ndalang siqish paytida pastki qatlamlarning yaxshi barqarorligini ta'minlaydi. Afzalliklari: dizaynning soddaligi, bo'laklarni slipwayda birlashtirishning qulayligi, ko'p sonli uzunlamasına ulanishlarsiz, ko'ndalang bo'lganlarning o'tkazmasligini ta'minlash osonroq bo'ladi parda Kamchiliklari: ko'p sonli bükme ishlari.
Kema korpusining uzunlamasına ramka tizimi: bu ramka tizimi bilan korpus uzunligining o'rta qismidagi barcha qavatlarda asosiy yo'nalishning nurlari kema bo'ylab joylashgan. Bunday holda, idishning uchlari ko'ndalang tizim yordamida yig'iladi, chunki ekstremitalarda uzunlamasına tizim samarasiz. Idish uzunligining o'rta qismida uzunlamasına tizimdan foydalanish yuqori bo'ylama kuchga ega bo'lishga imkon beradi. Shuning uchun, bu tizim katta egilish momentlarini boshdan kechiradigan uzun kemalarda qo'llaniladi.Ko'p sonli bo'ylama qattiqlashtiruvchi qovurg'alar pastki va pastki qismning bo'ylama qovurg'alarining bo'ylama siqish yuklari ostida yaxshi barqarorligini ta'minlaydi, bu esa yuqori quvvatli past varaqlardan foydalanish imkonini beradi. kichikroq qalinlikdagi qotishma po'latdir. Natijada, kemaning yuk ko'tarish qobiliyati ortadi. Kichik miqdordagi bükme ishlari. Kamchiliklari: ushlagichlarni chalkashtirib yuboradigan baland ramka to'plamini o'rnatish, bo'ylama qat'iylashtiruvchilarning o'tishi uchun ko'ndalang to'plamdagi ko'p sonli teshiklar, slipwayda uchastkalarni birlashtirishda qiyinchilik.
Kombinatsiyalangan korpus ramka tizimi: bitta ramka tizimi bilan korpus uzunligining o'rta qismidagi pastki va pastki qavatlar uzunlamasına ramka tizimidan foydalangan holda quriladi va o'rta qismdagi yon shiftlar va kemaning uchlaridagi barcha qavatlar ko'ndalang ramka tizimi. Zaminli tizimlarning bunday kombinatsiyasi korpusning umumiy bo'ylama va mahalliy mustahkamligi masalalarini yanada oqilona hal qilish, shuningdek, pastki va pastki choyshablarning siqilgan holda yaxshi barqarorligini ta'minlash imkonini beradi. Kombinatsiyalangan tizim katta hajmli quruq yuk kemalarida va past qirrali tankerlarda qo'llaniladi. Ushbu tizimdan foydalanish kemaning yuk ko'tarish qobiliyatini oshirishga olib keladi, chunki Ramka nurlarini korpusning kesimida oqilona joylashtirish tufayli rulonli choyshablar va profillarning qalinligini kamaytirish mumkin.
45, 46, 47-betlar – chizmalar.

Pastki dizayn:

Kemaning pastki qismi pastki qavatlardan iborat bo'lib, ular pastki qismning yon tomonlar va to'siqlar o'rtasida o'ralgan qismlaridir. Kemaning ishlashi paytida pastki qavatlar quyidagi yuklarni boshdan kechiradi: suvning gidrostatik bosimi, stenddagi yukning bir tekis taqsimlangan yoki konsentrlangan bosimi, kema bo'linmasidagi konsentrlangan va tebranish yuklari, kemaning uchlaridagi to'lqinlarning gidrodinamik ta'siri. idish, umumiy uzunlamasına egilish kuchlari, idish qo'yilganda kiel bloklarining reaktsiyalari, sinov majmuasining gidrostatik bosimi.
Transvers quyma tizimi yordamida yig'ilgan ikkinchi tagliksiz pastki qavat. Pastki to'plam kesma bilan T-nurlardan iborat. Nurlar vertikal devor va gorizontal kamarga ega. Butun idish bo'ylab markaziy tekislikda vertikal keel o'rnatilgan. Unga parallel ravishda 1100-2200 mm masofada. Pastki stringerlar joylashgan. Har bir ramkada idish bo'ylab qattiq floralar o'rnatiladi. Zaminning og'irligini kamaytirish uchun polda dumaloq yoki oval qirqimlar qilinadi va polning og'irligini kamaytirish uchun qattiq qovurg'alar pol devorlariga kesilgan qismlar orasiga payvandlanadi. Pastki qismida ko'ndalang va bo'ylama ramkaning devorlarida ichi bo'sh teshiklar kesiladi - suv oqimi va po'lat tikuvlarning chiqadigan roliklari o'tishi uchun teshiklar. Ushbu turdagi pastki kichik quruq yuk kemalarida qo'llaniladi.
uzunlamasına quyma tizimi yordamida yig'ilgan ikkinchi tagliksiz pastki qavat. Ushbu dizayn odatda neft tankerlarining tanklarida qo'llaniladi. Xarakterli xususiyat - ko'p sonli uzunlamasına pastki qattiqlashtiruvchilarning mavjudligi. Uzunlamasına qat'iylashtiruvchilarning pastki qismida tirqishlar taroq shaklida amalga oshiriladi, bu esa nurlarni pastki qismga payvandlash shartlarini yaxshilaydi va neft mahsulotlarini istalgan tomonga drenajlashni ta'minlaydi. Sintine qismi hududida uzun kemalardagi pastki uzunlamasına qattiqlashtiruvchilar kesilmasdan ko'ndalang to'siqlar orqali o'tkaziladi. Markaziy tekislikda yuqori vertikal keel o'rnatilgan.
transvers tizim yordamida yig'ilgan ikkinchi taglik bilan pastki qavat. Ikkinchi pastki qavat korpusning umumiy bo'ylama mustahkamligini, yukni joylashtirish qulayligini va ushlagichga xizmat ko'rsatishni ta'minlaydi va pastki qismida teshik bo'lsa, yukning kema ichiga kirib ketishini oldini oladi. Olingan ikki qavatli joy suyuq kema zaxiralarini saqlash va balastni qabul qilish uchun ishlatiladi. Markaziy tekislikda vertikal keel o'rnatilgan. Pastki stringerlar har tomondan keelga parallel ravishda ishlaydi. Kema bo'ylab qattiq, o'tib bo'lmaydigan, qavslangan yoki engil floralar o'rnatiladi. Ikkita pastki bo'linmalarni o'tkazib bo'lmaydigan floralar qoplaydi. Ba'zi kemalarda yon tomondagi ikkinchi pastki qavat katlanishi yoki gorizontal ravishda yon tomonga yaqinlashishi mumkin.
uzunlamasına quyma tizimi yordamida yig'ilgan ikkinchi taglik bilan pastki qavat. U yirik quruq yuk kemalarida va yaqinda tankerlarda qo'llaniladi. Idishning kengligining o'rtasiga vertikal keel o'rnatilgan; bu holda pastki stringerlar ko'ndalang o'rnatish tizimiga qaraganda bir oz kamroq joylashtirilishi mumkin, ammo ularning har bir tomonidagi soni ham idishning kengligiga bog'liq. va birdan uchgacha. Ikkinchi pastki qismning pastki uzunlamasına qattiqlashtiruvchi qovurg'alari pastki bo'ylab va ikkinchi pastki qavatning tagida joylashgan. Qattiq va suv o'tkazmaydigan floralar ikkinchi pastki qavatga joylashtiriladi.

Guruch. Sahifa 49-52

Kengash dizayni: kemaning yon tomoni ko'ndalang to'siqlar, pastki va pastki o'rtasida o'ralgan tomonning qismlari bo'lgan yon qavatlardan iborat.

1. ko'ndalang qurilish tizimi yordamida yig'ilgan yon qoplama. (quruq yuk kemalari, muzqaymoqlar va kichik o'lchamli tankerlar. Yon qoplama oddiy ramkalar bilan mustahkamlangan.

2. uzunlamasına to'qimalar tizimi yordamida yig'ilgan ikkinchi taglik bilan pastki qavat. Ushbu dizayn katta sig'imli tankerlarda va neft rudalarini tashuvchilarda qo'llaniladi.

To'g'ri chiziqli bir tekis harakatda kemaga teng kattalikdagi va qarama-qarshi yo'nalishdagi ikkita kuch ta'sir qiladi: pervanellarning surish kuchi (harakatlantiruvchi kuch) F D va qarshilik kuchi R.

F D = R; a= 0

Turg'un bo'lmagan chiziqli harakatda bu ikki kuchga inertial kuch qo'shiladi va bu kuchlar orasidagi algebraik farqni qoplaydi.

Kema tezlashtirilgan tezlikda harakat qilganda, harakatlantiruvchi kuch qachon F D ko'proq kuch R, inertial kuch qarshilik sifatida harakat qiladi va sekin harakatda, harakatlantiruvchi kuch bo'lganda F D kamroq qarshilik kuchi R, - harakatlantiruvchi kuch sifatida.

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

6.1.2. Egri chiziqli harakat paytida kemaga ta'sir qiluvchi kuchlarning xususiyatlari.

Idishning egri chiziqli harakati rulning tegishli siljishi yoki aylanma yostiq yordamida amalga oshiriladi. Bunday holda, rulda gidrodinamik boshqaruv kuchi paydo bo'ladi R r(6.1-rasm), uzunlamasına parchalanishi mumkin R x, markaziy tekislikka parallel yo'naltirilgan va lateral (rulda) RU- unga perpendikulyar. Birinchisi qarshilik kuchini oshiradi va shu bilan tomir tezligini pasaytiradi, ikkinchisi tomirning harakat yo'nalishi bo'yicha lateral harakatiga sabab bo'ladi va qo'shimcha ravishda og'irlik markaziga (CG) nisbatan moment hosil qiladi, bu esa bilan kemaning dastlabki burilishi burchak tezligi ō 1.

Janob = R y L k (6.1)

P x = P p Kosa

R y = R r · Sina

Qayerda RU– rul g‘ildiragining Y o‘qi bo‘ylab gidrodinamik kuchining komponenti;

L gacha- CG dan kuch qo'llash nuqtasigacha bo'lgan masofa (qo'l). R p;

a - rulning burchagi.

Tomirning lateral harakatining mavjudligi uning tezligi vektorining og'ishini keltirib chiqaradi V DP dan drift burchagiga β (6.1-rasm).

Egri chiziqli harakat paytida drift burchagi (b) - bu egri chiziqli harakatning ma'lum nuqtasida tomirning DP va uning chiziqli tezlik vektori orasidagi burchak.

Kemaning lateral harakati va aylanishi kema korpusining suv osti qismi atrofidagi oqim simmetriyasini buzadi va unda gidrodinamik kuch paydo bo'ladi. R G, tomirning markaziy tekisligiga ma'lum bir burchakka yo'naltirilgan. Bu kuchni ikki komponentga ajratish mumkin: lateral R UG(6.1-rasm) va

uzunlamasına R HG. Kuch R UG kuchga qarama-qarshi yo'nalishda yo'naltirilgan RU, va, bundan tashqari, tomirning og'irlik markaziga nisbatan moment hosil qiladi M G.

Fig.6.1 Egri chiziqli harakat paytida kemaga ta'sir qiluvchi kuchlar.

M G= R UG L R (6.2)

R XX = R G Cosd

R GG = R G Sind

Qayerda R UG - Y o'qi bo'ylab gidrodinamik kuchning komponenti;

L R - gidrodinamik kuchlarni (CG) qo'llash markazidan CGgacha bo'lgan masofa (qo'l).

δ - DP va gidrodinamik kuchning ta'sir yo'nalishi orasidagi burchak R G.

MG momenti ham idishni burchak tezligi bilan aylantiradi ō 2. Bu holda M R va M G momentlari bir-biriga to'g'ri keladi va to'liq burilish momentini M P hosil qiladi, bu esa idishni burchak tezligida aylantiradi. ω.

M P - M P va M G momentlarining algebraik yig'indisi

M P = M R + M G (6.3)

Komponent R X idishning harakatiga to'sqinlik qiladigan kuchni ifodalaydi.

Ruldani almashtirgandan keyin biroz vaqt o'tgach, kema egri traektoriyani tasvirlaydi. Bunday holda, har qanday qattiq jism kabi, u ikkita tezlanishni boshdan kechiradi: normal a p(markaziy), traektoriyaning egrilik markaziga yo'naltirilgan va tangens va t, tezlik vektorining chizig'iga to'g'ri keladi V. Bunday holda, tegishli inertial kuchlar kemada harakat qiladi. Inertsiya kuchi TUSHUNARLI(6.1-rasm), normal tezlanishning paydo bo'lishidan kelib chiqqan holda, bu tezlanishga mutanosib bo'ladi va teskari yo'nalishda yo'naltiriladi. U markazdan qochma inertsiya kuchi deb ataladi. Inertsiya kuchi men t, tangensial tezlanishdan kelib chiqqan holda, bu tezlanishga teskari yo'nalishda yo'naltiriladi.

Markazdan qochma inertsiya kuchi TUSHUNARLI kema egri chiziq bo'ylab harakatlanayotganda doimo harakat qiladi va kuch men t - faqat harakat tezligi o'zgarganda (barqaror aylanishda, harakat tezligi doimiy bo'lganda, bu kuch bo'lmaydi).

KEMANING INERTIA-TORMOZLIGI XUSUSIYATLARI

Kemada harakat qiluvchi kuchlar va momentlar.

Kema harakati tenglamalari tizimi

Gorizontal tekislik.

Kemaning manevr xususiyatlari.

Haqida ma'lumotlarning mazmuniga qo'yiladigan talablar

Kemaning manevr xususiyatlari.

Umumiy ma'lumot inertsiya-tormozlash haqida

Tomirlarning xususiyatlari.

7. Har xil turlarni teskari aylantirish xususiyatlari

Kema harakatlantiruvchi tizimlari.

Kemaning tormozlanishi.

Kema nazorat ob'ekti sifatida.

Transport dengiz kemasi gidrodinamik va aerodinamik ta'sirlarni boshdan kechirgan holda ikkita muhit: suv va havo chegarasida harakatlanadi.

Belgilangan harakat parametrlariga erishish uchun idishni nazorat qilish kerak. Shu ma'noda kema boshqariladigan tizimdir. Har biri Boshqariladigan tizim uch qismdan iborat: boshqaruv ob'ekti, boshqaruv moslamasi va boshqaruv moslamasi (mashina yoki inson)

Boshqaruv – Bu boshqaruv vazifasiga mos keladigan ma'lum maqsadga erishishni ta'minlaydigan jarayonning shunday tashkil etilishi.

Kema ochiq dengizda suzib ketayotganda, boshqaruv vazifasi hisoblanadi uning to'g'ri traektoriya bo'ylab bir nuqtadan ikkinchi nuqtaga o'tishini ta'minlashda, berilgan yo'nalishni saqlab turishda va kuzatuvlarni olgandan keyin vaqti-vaqti bilan tuzatishda. Ushbu holatda sarlavha boshqariladigan koordinatadir; va uning doimiy qiymatini saqlash jarayoni hisoblanadi boshqaruv maqsadi.

Bir qator koordinatalarning bir lahzali qiymati kemaning holatini aniqlaydi bu daqiqa. Bu koordinatalar: kurs, tezlik, drift burchagi, umumiy kursga nisbatan lateral siljish va va boshqalar. Ular chiqish koordinatalari. Bundan farqli o'laroq, koordinatalar boshqariladigan harakatning sabablari kirish deb ataladi . Bu rul burchagi va pervanel tezligi . Kirish koordinatalarining qiymatlarini tanlashda boshqaruv moslamasi (avtopilot, navigator) chiqish koordinatalarining qiymatlariga asoslanadi. Ta'sir va sabab o'rtasidagi bunday munosabat teskari aloqa deyiladi.

Ko'rib chiqilgan boshqariladigan tizim yopiq, chunki u boshqaruv moslamasini (navigator) boshqaradi. Agar boshqaruv moslamasi ishlashni to'xtatsa, tizim ochiq tsiklga aylanadi va boshqaruv ob'ektining (idishning) xatti-harakati boshqaruv elementlari o'rnatilgan holatga (rulda burchagi, chastotasi va pervanelning aylanish yo'nalishi) qarab belgilanadi.

"Kema nazorati" fanida kemani boshqarish vazifalari o'rganiladi, ularning harakati to'siqlarga yaqin joyda sodir bo'ladi, ya'ni. boshqaruv ob'ektining o'lchami bilan taqqoslanadigan masofalarda, bu uni nuqta sifatida ko'rib chiqish imkoniyatini istisno qiladi (masalan, "Navigatsiya" kursidagi kabi).

Kemada harakat qiluvchi kuchlar va momentlar

Kemada harakat qiluvchi barcha kuchlar odatda uch guruhga bo'linadi: haydash, tashqi va reaktiv.

Ko'chiruvchilarga kemaga chiziqli va burchak harakatini berish uchun boshqaruv elementlari tomonidan yaratilgan kuchlarga ishora qiladi. Bu kuchlarga quyidagilar kiradi: pervanelning surish kuchi, rulning lateral kuchi, faol boshqaruv qurilmalari (AKS) tomonidan yaratilgan kuchlar va boshqalar.

Tashqi tomongashamol bosimi, dengiz to'lqinlari va oqimlarni o'z ichiga oladi. Bu kuchlar ko'p hollarda manevrga xalaqit beradi.

Reaktiv uchunkema harakatidan kelib chiqadigan kuchlar va momentlarni bildiradi. Reaktsiya kuchlari tomirning chiziqli va burchak tezligiga bog'liq. O'z tabiatiga ko'ra reaktiv kuchlar va momentlar inertial va inertial bo'lmaganlarga bo'linadi. Inertsiya kuchlari va momentlari tomirning inertsiyasi va unga biriktirilgan suyuqlik massalari tufayli yuzaga keladi. Bu kuchlar faqat qachon paydo bo'ladi tezlashuvlarning mavjudligi - chiziqli, burchakli, markazlashtirilgan. Inertial kuch har doim tezlanishga teskari yo'nalishda yo'naltiriladi. Idishning bir tekis to'g'ri chiziqli harakati bilan inertial kuchlar paydo bo'lmaydi.

Inertial bo'lmagan kuchlar va ularning momentlari dengiz suvining yopishqoqligidan kelib chiqadi, shuning uchun ular gidrodinamik kuchlar va momentlardir. Boshqarish mumkin bo'lgan muammolarni ko'rib chiqishda, uning og'irlik markazida kelib chiqishi bo'lgan idish bilan bog'liq harakatlanuvchi koordinatalar tizimi qo'llaniladi. O'qlarning ijobiy yo'nalishi: X - burunga; Y – o‘ng tomonga; Z - pastga. Ijobiy burchakni o'qish soat yo'nalishi bo'yicha olinadi, ammo siljish burchagi, siljish burchagi va shamol yo'nalishi burchagi bilan bog'liq shartlar mavjud.

Rulda o'zgarishining ijobiy yo'nalishi soat yo'nalishi bo'yicha aylanishni keltirib chiqaradigan siljish sifatida qabul qilinadi, ya'ni. o'ng tomonga siljiting (rul soat miliga teskari buriladi).

Ijobiy siljish burchagi suv oqimi chap tomondan keladigan va shuning uchun kema korpusida ijobiy ko'ndalang gidrodinamik kuch hosil qiladigan burchak sifatida qabul qilinadi. Bu drift burchagi tomirning o'ng aylanishida sodir bo'ladi.

Kema harakatining umumiy holati uchta differentsial tenglamalar tizimi bilan tavsiflanadi: uzunlamasına X va ko'ndalang Y o'qlari bo'ylab kuchlarning ikkita tenglamasi va vertikal Z o'qi atrofidagi momentlar tenglamasi.

1. Umumiy tushunchalar va ta'riflar

Boshqarish qobiliyati - kemaning ma'lum bir traektoriya bo'ylab harakat qilish qobiliyati, ya'ni. ma'lum bir harakat yo'nalishini saqlab turish yoki uni boshqarish moslamalari ta'sirida o'zgartirish.

Kemadagi asosiy boshqaruv qurilmalari rul boshqaruvi, harakatni boshqarish va faol boshqaruv boshqaruvlaridir.

Boshqarish qobiliyati ikkita xususiyatni birlashtiradi: kursning barqarorligi va epchilligi .

Kurs barqarorligi- bu kemaning to'g'ri harakat yo'nalishini saqlab turish qobiliyati. Kursning barqarorligi, agar kema boshqaruv elementlarini (rullarini) ishlatmasdan kursda qola oladigan bo'lsa, avtomatik bo'lishi mumkin va boshqaruv elementlari yordamida kema ma'lum bir yo'nalishda ushlab turilganda operatsion bo'lishi mumkin.

Chaqqonlik - bu kemaning harakat yo'nalishini o'zgartirish va berilgan egrilikning traektoriyasini tasvirlash qobiliyati.

Chaqqonlik va kurs barqarorligi har qanday boshqaruv moslamasining asosiy maqsadiga mos keladi: kemani aylantirish va uning doimiy yo'nalishda harakatlanishini ta'minlash. Bundan tashqari, har qanday nazorat qilish vositasi tashqi kuch omillarining ta'siriga qarshi turishi kerak. Shunga muvofiq, R.Ya. Pershits itoatkorlik kabi boshqariladiganlikning muhim tarkibiy qismining ta'rifini kiritdi.

Muvofiqlik - bu berilgan tashqi ta'sirlar ostida kemaning manevrga qarshiligini engish qobiliyati. Tashqi ta'sir bo'lmasa, uning rolini kursdagi o'zining beqarorligi o'ynashi mumkin.

Koma itoatkorligi tushunchasini kiritdi sezgirlik, bu kemaning boshqaruvning harakatiga, xususan, rulning siljishiga imkon qadar tezroq javob berish qobiliyatini anglatadi.

Pervanel kuchayishi. Kema ma'lum tezlikda harakatlanishi uchun unga harakatga qarshilikni engish uchun harakatlantiruvchi kuch qo'llanilishi kerak. Qarshilikni engish uchun zarur bo'lgan foydali quvvat quyidagi formula bilan aniqlanadi: Np = R V, bu erda R - qarshilik kuchi; V - harakat tezligi.

Harakatlantiruvchi kuch har qanday mexanizm kabi energiyaning bir qismini samarasiz sarflaydigan ishlaydigan vint tomonidan yaratilgan. Vintni aylantirish uchun sarflangan quvvat: Nz= M n, bu erda M - vintning aylanishiga qarshilik momenti; n - vintning aylanish tezligi.

Foydali quvvatning sarflangan quvvatga nisbati tanani harakatga keltiruvchi kompleksning harakatlanish koeffitsienti deyiladi:

h = RV/ Mn

Harakat koeffitsienti ma'lum tezlikni saqlab turish uchun kemaning energiya talabini tavsiflaydi. Idishning elektr stantsiyasining kuchi (samarali quvvat Ne) pervanelni aylantirish uchun sarflangan quvvatdan kattaroq bo'lishi kerak, chunki mil liniyasida va vites qutisida yo'qotishlar mavjud:

Ne = RV/ h hv h,

bu yerda hv, hr - val va reduktorning ish samaradorligi koeffitsientlari.

Bir tekis chiziqli harakatda pervanelning surish kuchi qarshilik kuchiga teng bo'lganligi sababli, yuqoridagi formuladan pervanelning to'liq zarba rejimida (Vo) surish kuchini taxminiy baholash uchun foydalanish mumkin:

Re = Ne h hv hp / Vo,

Bu erda harakatlanish koeffitsienti Lapp formulasi bilan aniqlanadi:

Bu erda L - perpendikulyarlar orasidagi tomir uzunligi:

n - pervanelning aylanish tezligi, s -1.

Pervanelning maksimal zarbasi bog'lash rejimida rivojlanadi - to'liq tezlik rejimida pervanelning surishiga qaraganda taxminan 10% ko'proq.

Teskari rejimda ishlaganda pervanelning surish kuchi to'liq tezlik rejimida pervanelning surish kuchining taxminan 70-80% ni tashkil qiladi.

Tomirlarning harakatlanishiga qarshilik

Suv yopishqoqlik va og'irlik xususiyatlariga ega, bu tomir harakatlanayotganda ikki turdagi qarshilikni keltirib chiqaradi: viskoz va to'lqin. Viskoz qarshilik ikki komponentga ega: ishqalanish va shakl.
Ishqalanish qarshiligi korpusning namlangan yuzasining maydoni va pürüzlülüğüne bog'liq. Shakl qarshiligi tananing konturiga bog'liq. To'lqin qarshiligi harakatlanayotgan kema korpusining atrofdagi suv bilan o'zaro ta'sirida kema to'lqinlarining shakllanishi bilan bog'liq.

Amaliy masalalarni hal qilish uchun suvning idishning harakatiga qarshiligi tezlik kvadratiga mutanosib ravishda olinadi:

R = kV²,

bu erda k - idishning tortilishiga va korpusning ifloslanish darajasiga bog'liq bo'lgan mutanosiblik koeffitsienti.

Oldingi bo'limda aytilganidek, to'liq tezlikda tortish kuchini quyidagi formula yordamida hisoblash mumkin:

Ro = Ne h hv hp / Vo.

Har qanday harakat tezligi uchun oraliq qarshilik qiymatlari (R) aniqlanadi:

Idishning inertsiyasi va suvning biriktirilgan massalari

Muhitning kema harakati va pervanelning surish kuchiga qarshilik kuchlarining tengligi kemaning bir tekis oldinga harakatlanishini aniqlaydi. Vintning aylanish tezligini o'zgartirganda, kuchlarning bu tengligi buziladi.
Surish kuchaygan sari idishning tezligi ortadi, surish kuchaygan sari esa pasayadi. Tezlikning o'zgarishi uzoq vaqt davomida, tomirning inertsiyasini engib, pervanelning surish va qarshilik kuchlari yana tenglashguncha sodir bo'ladi. Inertsiya o'lchovi - massa. Biroq, harakatlanayotgan kemaning inertsiyasi suv muhiti, faqat idishning o'zi massasiga bog'liq emas.

Idishning korpusi unga qo'shni bo'lgan suv zarralarini harakatga tortadi, bu esa qo'shimcha energiya sarflaydi. Natijada, kemaga bir oz tezlikni berish uchun elektr stantsiyasining uzoqroq ishlashi talab qilinadi.
Tormozlashda nafaqat idishda to'plangan kinetik energiyani, balki harakatda ishtirok etadigan suv zarralarining energiyasini ham o'chirish kerak. Suv zarralarining korpus bilan o'zaro ta'siri kema massasining oshishiga o'xshaydi.
Transport kemalari uchun bu qo'shimcha massa (qo'shilgan suv massasi) kemaning bo'ylama harakati paytida ularning siljishining 5 dan 10% gacha va ko'ndalang harakat paytida taxminan 80% ni tashkil qiladi.

2. Kema harakatlanayotganda unga ta’sir etuvchi kuchlar va momentlar

Idishning harakatini ko'rib chiqishda, tomirning og'irlik markazi bilan bog'liq bo'lgan to'rtburchaklar XYZ koordinata tizimi qo'llaniladi. O'qlarning ijobiy yo'nalishi: X - burunga; Y - o'ng tomonga; Z - pastga.

Kemada harakat qiluvchi barcha kuchlar uch guruhga bo'lingan: haydash, tashqi va reaktiv.

Harakatlantiruvchi kuchlar tarkibiga kiradi boshqarish vositalari bilan yaratilgan: parvona surish kuchi, lateral rul kuchi, faol boshqaruv vositalari bilan yaratilgan kuchlar.

Tashqi kuchlarga shamol bosimi, dengiz to'lqinlari, oqimlar.

Reaktiv kuchlar kiradi harakatlantiruvchi va tashqi kuchlar ta'sirida kemaning harakati natijasida paydo bo'lgan. Ular bo'linadi inertial- idish va suvning biriktirilgan massalari inertsiyasidan kelib chiqadigan va faqat tezlanishlar mavjud bo'lganda yuzaga keladi. Inersiya kuchlarining ta'sir yo'nalishi har doim harakatlanuvchi tezlanishga qarama-qarshi bo'ladi.

Noinertial kuchlar suvning yopishqoqligidan kelib chiqadi va gidrodinamik kuchlardir.

Idishga ta'sir qiluvchi kuchlarni tahlil qilganda, u markaziy tekislikka (DP) nisbatan nosimmetrik profilning vertikal qanoti sifatida qaraladi.

Kemaga nisbatan qanotning asosiy xususiyatlari quyidagicha ifodalanadi:

agar kema ma'lum bir hujum burchagida suv yoki havo oqimida chiziqli harakat qilsa, u holda qo'shimcha ravishda tortish kuchlari, harakatga qarama-qarshi yo'naltirilgan, kelayotgan oqimga perpendikulyar yo'naltirilgan ko'taruvchi kuch paydo bo'ladi. Natijada, bu kuchlarning natijasi oqim yo'nalishiga to'g'ri kelmaydi. Olingan kuchlarning kattaligi hujum burchagi va kelayotgan oqim tezligining kvadratiga proportsionaldir;

natijaviy kuchni qo'llash nuqtasi DP bo'ylab qanot maydonining markazidan oqim tomon siljiydi. Ushbu siljishning kattaligi qanchalik katta bo'lsa, hujum burchagi shunchalik keskin bo'ladi. 90 gradusga yaqin bo'lgan hujum burchaklarida natijaviy kuchni qo'llash nuqtasi mos keladi yelkan markazi(kema yuzasi uchun) va lateral qarshilik markazi(suv osti qismi uchun);

kema korpusining suv osti qismiga nisbatan: hujum burchagi drift burchagi, sirt qismi uchun esa - ko'rinadigan shamolning burchak burchagi (KA).;

lateral qarshilik markazi odatda to'g'ri keladi kemaning og'irlik markazi, va yelkan markazining holati ustki tuzilmalarning joylashishiga bog'liq.

Shamol va rul to'g'ri holatda bo'lmasa, kema harakatining birinchi differentsial tenglamasi quyidagicha ifodalanishi mumkin:

bu erda Mx - suvning qo'shilgan massasini hisobga olgan holda idishning massasi.

Yagona harakat: tezlanish yo'q, shuning uchun inersiya kuchi Mx dV/dt=0. Kemada ikkita teng va qarama-qarshi kuchlar harakat qiladi: suvga chidamliligi va pervanelning surish kuchi.

Da pervanel kuchining o'zgarishi pervanelning surish kuchlari va kema harakati qarshiligining tengligi buzilgan; bu inertial kuchlarning paydo bo'lishiga olib keladi, tezlashuv paydo bo'ladi va kema tezroq yoki sekinroq harakat qila boshlaydi. Inertial kuchlar tezlashuvga qarshi qaratilgan, ya'ni. tezlik o'zgarishini oldini olish.

Ortib borayotgan tortish kuchi bilan Kemada 3 ta kuch harakat qiladi: pervanel surish - oldinga, qarshilik kuchi- orqaga, inersiya kuchi orqaga qaytdi.

Qachonki tortish kuchi pasaysa: tortish kuchi - oldinga; Bilan loyqa chidamliligi- orqaga; inertsiya kuchi - oldinga

To'xtatish manevri paytida:Bilanloyqa chidamliligi- orqaga; inertial kuch - oldinga;

Qaytganda:

a) kema to'xtashdan oldin: qarshilik kuchi- orqaga; tortish kuchi - orqaga; inersiya kuchi oldinga.

b) to'xtab, orqaga qarab harakatlana boshlagandan keyin: qarshilik kuchi- oldinga; tortish kuchi - orqaga; inersiya kuchi oldinga.

Eslatma: oldinga - kemaning kamoniga yo'nalish; orqaga - kemaning orqa tomoniga yo'nalish.

Kemaga aylanayotganda harakat qiluvchi kuchlar

Kema o'zgartirilgan rul ta'sirida aylanadi. Agar siz rulni bortda ma'lum vaqt ushlab tursangiz, kema aylanma deb ataladigan harakatni amalga oshiradi. Bunday holda, tomirning og'irlik markazi aylanaga o'xshash aylanma egri chizig'ini tasvirlaydi.
Aylanmaning boshlanishi rulning siljishi boshlangan payt hisoblanadi. Sirkulyatsiya chiziqli va burchak tezliklari, egrilik radiusi va siljish burchagi bilan tavsiflanadi.
Aylanma jarayoni odatda uch davrga bo'linadi: manevr - rulni siljitish vaqtida davom etadi; evolyutsion - rul ag'darilgan paytdan boshlab boshlanadi va aylanish xususiyatlari barqaror holat qiymatlarini olganida tugaydi; barqaror - ikkinchi davr oxiridan boshlanadi va rul o'zgartirilgan holatda qolguncha davom etadi.

Kema rullari simmetrik profilning vertikal qanoti sifatida qaraladi. Shuning uchun, uni siljitganda, ko'taruvchi kuch paydo bo'ladi - rulning lateral kuchi Rr.

Idishning og'irlik markaziga Pru ga teng va qarama-qarshi yo'naltirilgan P"ru va P""ru ikkita kuchni qo'llaymiz. Bu ikki kuch o'zaro kompensatsiyalangan, ya'ni ular kema korpusiga ta'sir qilmaydi.

Keyin kemada quyidagi kuchlar va momentlar harakat qiladi:

rulning tortish kuchi Rrx - kema tezligini pasaytiradi;

kuch momenti Rru R""ru - kemani o'zgartirilgan rul tomon buradi;

kuch P "ru - og'irlik markazini burilishga qarama-qarshi yo'nalishda harakatga keltiradi.

Aylanmaning evolyutsion davrida kemada harakat qiluvchi kuchlar

Pru P""ru kuch momentining ta'siri ostida idishning burilishi drift burchagi paydo bo'lishiga olib keladi. Kema korpusi qanot kabi harakat qila boshlaydi. Ko'taruvchi kuch paydo bo'ladi - gidrodinamik kuch R. Idishning CG ga ikkita teng Ry va qarama-qarshi yo'naltirilgan R"y R""y kuchlarini qo'llaymiz.

Keyin manevrli aylanish rejimida harakat qiluvchi kuchlar va momentlarga qo'shimcha ravishda quyidagilar paydo bo'ladi:

tortish kuchi Rx - idishning tezligini yanada pasaytiradi;

kuch momenti Ry R"y - burilishga yordam beradi; burilishning burchak tezligi ortadi;

kuch R""y - R"ru kuchini kompensatsiya qiladi va traektoriya burilish yo'nalishi bo'yicha egiladi.

Doimiy aylanish davrida harakat qiluvchi kuchlar

Kema egri chiziq bo'ylab harakatlana boshlagach, markazdan qochma kuch Rc paydo bo'ladi. Idishning uzunligi bo'ylab har bir nuqta umumiy markaz O ga nisbatan uning traektoriyasini tavsiflaydi.
Bunday holda, har bir nuqta o'zining drift burchagiga ega bo'lib, ularning qiymatlari orqa tomonga qarab o'sib boradi. Qanotning xususiyatlariga ko'ra, gidrodinamik kuch R ta'sir qilish nuqtasi kemaning og'irlik markazidan orqaga siljiydi.

Natijada:

kuch Rtskh - kema tezligini pasaytiradi;

Rtsu kuchi - aylanish radiusidagi o'zgarishlarni oldini oladi;

gidrodinamik kuch Ru tomonidan yaratilgan moment aylanishning burchak tezligining oshishiga to'sqinlik qiladi;

barcha aylanish parametrlari ularning barqaror qiymatlariga moyil.

Geometrik jihatdan aylanma traektoriyasi quyidagilar bilan tavsiflanadi:

IMO rezolyutsiyasi A.751 (18) "Kemalarning manevrligi uchun oraliq standartlar" yangi qurilgan kemalar uchun quyidagi qiymatlarni taklif qildi:

1) to'g'ridan-to'g'ri ko'chirish (avans) - kema uzunligi 4,5 dan oshmasligi kerak;

2) taktik diametri - kema uzunligi 5 dan oshmasligi kerak.

Teskari harakatda kemaning boshqarilishi

Kema rulning holatida teskari harakat qilganda, kemaga quyidagi kuchlar va momentlar ta'sir qiladi (rasmga qarang):

rulning lateral kuchi Rru;

Rru va Rru kuchlarining momenti kemani siljigan rulga qarama-qarshi tomonga buradi;

gidrodinamik kuch Ru burilishga to'sqinlik qiladigan momentni hosil qiladi;

suvni rulga qiya otish rulning samarali burchagini siljish burchagiga teng miqdorda kamaytiradi va natijada rulning lateral kuchining qiymati kamayadi.

Yuqoridagi omillar oldinga nisbatan kemaning teskari yo'l bilan boshqarilishining yomonligini aniqlaydi.

Shamol harakati bilan bog'liq kuchlar va momentlar

Shamol kuchlari va momentlarini ko'rib chiqishda shamol tezligidan foydalaniladi.

Qanotning xususiyatiga ko'ra, shamol ta'sirida A aerodinamik kuch paydo bo'ladi.

Aerodinamik kuchni bo'ylama va ko'ndalang qismlarga ajratish va CG ga ikkita teng va qarama-qarshi yo'naltirilgan Ay va A"y kuchlarini qo'llash orqali biz quyidagilarga erishamiz:

kuch Ah - kema tezligini oshiradi;

Au va A "u kuchlarining momenti - kemani o'ng tomonga buradi;

kuch A""y - lateral harakatni keltirib chiqaradi, bu esa drift burchagi a va gidrodinamik kuch R paydo bo'lishiga olib keladi;

gidrodinamik kuchning uzunlamasına komponenti Rx - tomir tezligini pasaytiradi;

kuchlar momenti Ry R""y, Au va A"u kuchlari momenti bilan bir yo'nalishda harakat qilib, kemani yanada ko'proq aylantiradi;

R"y kuchi A"y kuchidan harakatga qarama-qarshi lateral harakatni keltirib chiqaradi.

Kema yo'nalishida davom etishi uchun aero- va gidrodinamik kuchlar momentlarini qoplaydigan Pru rulining lateral kuchi momentini yaratish uchun rulni ma'lum bir burchakka siljitish kerak.

Ishlaydigan pervanel bir vaqtning o'zida buzilmagan suvga nisbatan kema tezligi V bilan translatsiya harakatini va burchak tezligi w = 2p n bilan aylanish harakatini amalga oshiradi. Har bir pervanel pichog'i alohida qanot sifatida ko'rib chiqiladi.

Suv oqimi parvona ustiga tashlanganda, har bir pichoqda oqim tezligi kvadratiga va hujum burchagiga mutanosib bo'lgan kuch hosil bo'ladi. Ushbu kuchni bir-biriga perpendikulyar ikki yo'nalishda kengaytirib, biz olamiz: pervanelning aylanish o'qi bo'ylab yo'naltirilgan surish kuchi va pervanel diskining tekisligida pervanel pichog'idagi nuqtalar bilan tasvirlangan doiraga tangensial ravishda ta'sir qiluvchi tortish kuchi. uning aylanishi paytida.

Ishlaydigan pervanel kema korpusining orqasida joylashganligi sababli, u harakatlanayotganda, suv oqimi pervanel qanotlariga teng bo'lmagan tezlikda va turli burchaklarda oqadi. Natijada, har bir pichoq uchun surish va tortish kuchlarining tengsizligi mavjud bo'lib, bu pervanelning surishiga qo'shimcha ravishda, bitta rotorli idishning boshqarilishiga ta'sir qiluvchi lateral kuchlarning paydo bo'lishiga olib keladi.

Yanal kuchlarning paydo bo'lishining asosiy sabablari:

harakatlanayotganda korpus tomonidan olib boriladigan o'tuvchi suv oqimi;

suvning ishlaydigan pervanelga reaktsiyasi;

ishlaydigan parvonadan suv oqimining kema ruliga yoki korpusiga notekis proyeksiyasi.

Keling, ushbu sabablarning o'ng tomonga aylanishning qattiq qadamli pervanellari (FSP) va sozlanishi qadam pervanellarining (CVP) ishlashiga ta'sirini ko'rib chiqaylik.

Bog'langan oqimning ta'siri

Pervanelning yuqori qismida tananing konturlari shakliga bog'liq bo'lgan suv oqimining tezligi uning pastki qismiga qaraganda kattaroq bo'ladi, bu esa yuqori pichoqqa suv oqimining hujum burchagi oshishiga olib keladi. . Buni pervanelning aylanish o'qidan r radiusda joylashgan pichoq elementining harakatini hisobga olgan holda ko'rsatish mumkin.

Parvona ishlaganda pichoq elementi 2pr●n ga teng chiziqli tezlik bilan aylanish harakatida va tomir tezligi V bilan translatsiya harakatida ishtirok etadi.

Pervanel qanotining bir qismining haqiqiy oldinga harakat tezligi tegishli oqim tezligining DV qiymatiga kamayadi. Natijada, hujum burchagi qiymatga oshadi, bu dRx va dRu kuchlarining oshishiga olib keladi.
Pichoq uzunligi bo'ylab dRx va dRu ni birlashtirib, biz yuqori holatda pervanel pichog'i tomonidan yaratilgan surish kuchlarining (P1) va tortish kuchlarining (Q1) qiymatlarini olamiz. Bu kuchlar pastki holatda pichoq tomonidan yaratilgan P3 va Q3 kuchlaridan kattaroq bo'ladi. Q1 va Q3 kuchlarining tengsizligi DQ = Q1 - Q3 lateral kuchning paydo bo'lishiga olib keladi, bu esa kemaning orqa qismini kattaroq kuch yo'nalishi bo'yicha chapga burishga intiladi.

Suvning pervanelga reaktsiyasi

Pervanelning ishlashiga suv sathining yaqinligi ta'sir qiladi. Natijada, pervanel diskining yuqori yarmidagi pichoqlarga havo oqadi. Bunday holda, yuqori pichoqlar pastki qismlarga qaraganda kamroq suv reaktsiyasini boshdan kechiradi. Natijada, suvning lateral reaktsiya kuchi paydo bo'ladi, bu har doim pervanelning aylanish yo'nalishi bo'yicha - ko'rib chiqilayotgan holatda o'ngga yo'naltiriladi.

Pervanel aylanayotganda, uning pastki va yuqori qismlarida turli xil hujum burchaklarida rul pichog'iga aylanma suv oqimi oqadi. Pastki qismda hujum kuchi yuqori qismga qaraganda kamroq.

Natijada, orqa tomonni o'ngga burishga moyil bo'lgan lateral kuch paydo bo'ladi.

Umumiy vida effekti: qat'iy qadam pervaneli va pervanel pervaneli ko'pchilik kemalar uchun yoki o'zaro.

Bunday holda, tegishli oqim saqlanadi. Biroq, yuqorida muhokama qilingan holatdan farqli o'laroq, bog'liq oqim hujum burchagini kamaytiradi.

Shunday qilib, har bir pichoq elementida dPy tortish kuchi kamayadi. Yuqori pozitsiyada bu pasayish pastki pozitsiyaga qaraganda ancha aniq, chunki pastki qismida o'tadigan oqim tezligi kamroq. Shu sababli, sobit pervanel uchun pichoqlarning tortishish kuchi chapga yo'naltiriladi.

Kemalarning katta qismi aylanma pervanellarga ega. Aylanadigan pervanel uchun ish rejimini oldinga teskari tomonga o'zgartirganda, aylanish yo'nalishi saqlanib qoladi, faqat pervanelning qadami o'zgaradi: chap burchakli pervanel o'ng burchakli pervanga aylanadi. Shunday qilib, pichoqlarning, shuningdek, o'ng burchakli pervanelli kemalarning tortishish kuchi chapga yo'naltiriladi.

Suvning pervanelga reaktsiyasi

Suvning parvona ustidagi reaktsiyasining lateral kuchi, yuqorida aytib o'tilganidek, har doim pervanelning aylanish yo'nalishi bo'yicha yo'naltiriladi: sobit pervanel uchun ham, aylanadigan pervanel uchun ham, chapga.

Pervanel reaktiv kemaning orqa tomoniga hujum qiladi.

Natijada ortib borayotgan gidrodinamik bosim hosil bo'ladi va besleme siljiydi: ham sobit pervanel, ham CV pervanesi uchun - chapga.

Umumiy vida effekti: orqa tomon chapga ketadi.

Kema orqaga qarab harakat qiladi, pervanel orqaga aylanadi.

Kema orqaga qarab harakatlana boshlaganda, o'tuvchi oqim yo'qoladi.

Suvning pervanelga reaktsiyasi: Chapga.

: Chapga.

Umumiy vida effekti: orqa tomon chapga ketadi.

4. Ko'p rotorli idishni boshqarish qobiliyatiga pervanellarning ta'siri

4. Pervanellarning ko'p rotorli idishni boshqarish qobiliyatiga ta'siri

Ko'pgina zamonaviy yo'lovchi kemalari, muzqaymoqlar, shuningdek, katta tonnajli tezyurar kemalar ikki yoki uchta vallar bilan jihozlangan. elektr stansiyalari. Ko'p rotorli kemalarning bir rotorli kemalarga nisbatan asosiy xususiyati ularning yaxshi boshqarilishidir.
Ikki vintli kemalarning pervanellari, shuningdek, uchta vintli kemalarning yon pervanellari markaz chizig'i tekisligiga nisbatan nosimmetrik tarzda joylashgan va aylanishning teskari yo'nalishiga ega, odatda yon tomon bilan bir xil. Keling, ko'p rotorli kemalarning boshqarilishini egizak rotorli kema misolida ko'rib chiqaylik.

Pervanellar bir vaqtning o'zida oldinga yoki orqaga ishlaganda, ular bilan bog'liq oqim, pervaneldagi suvning reaktsiyasi va rul yoki korpusga tashlangan pervanellarning reaktivi natijasida yuzaga keladigan lateral kuchlar o'zaro kompensatsiya qilinadi, chunki pervanellar teskari aylanish yo'nalishiga ega. . Shuning uchun, bir rotorli idishda bo'lgani kabi, orqa tomonning bir yo'nalishda yoki boshqa tomonga egilish tendentsiyasi yo'q.

Bir vint oldinga siljiydi, ikkinchisi to'xtaydi.

Mashhur texnikadan foydalanib, CG ga pervanelning Rl surish kuchiga teng ikkita kuchni (rasmda chap tomondagi pervanel ishlaydi) va qarama-qarshi yo'naltirilgan kuchlarni qo'llaymiz, biz quyidagilarni olamiz:

kuch P""l kemaning oldinga siljishiga olib keladi;

Rl va R"l kuchlarining momenti orqa tomonni ishlaydigan pervanel tomon buradi;

Gidrodinamikadan ma'lumki, ishlaydigan parvona orqa konturlar bo'ylab oqadigan suv oqimini tezlashtiradi va ishlaydigan pervanel tomondan gidrodinamik bosim tushadi. Bosim farqi tufayli Pd kuchi hosil bo'ladi. Idishning og'irlik markaziga ikkita teng Rd va qarama-qarshi yo'naltirilgan P"d va P""d kuchlarini qo'llasak, biz quyidagilarga erishamiz: - Rd va P""d kuchlarining momenti orqa tomonni ishlaydigan pervanel tomon buradi; P" kuchi d - kemaning markaziy markazini ishlaydigan pervane tomon siljitadi.

Shunday qilib, egizak vintli kemaning ko'rib chiqilayotgan harakati rul siljigan holda bitta vintli kemaning harakatiga o'xshaydi.

Bir vint orqaga qarab ishlaydi, ikkinchisi to'xtaydi.

Oldingi bo'limga o'xshash pozitsiya va mulohazalarni amalga oshirib, biz umumiy xulosaga kelishimiz mumkinki, kemaning orqa tomoni orqaga qarab ishlaydigan pervanega qarama-qarshi yo'nalishda egiladi. Shuni ta'kidlash kerakki, ko'rib chiqilayotgan ishdagi Rd kuchi korpusning orqa qismiga otilgan pervaneldan orqaga qarab ishlaydigan reaktiv tufayli hosil bo'ladi.

Pervanellar bir-biriga qarshi ishlayotganda kemani joyida aylantirish

Ikki vintli idish pervanellar qarama-qarshi yo'nalishda ishlaganda deyarli joyida aylanishi mumkin (bir parvona oldinga, ikkinchisi esa teskari yo'nalishda ishlaydi). Aylanish tezligi vintlarning surish kuchlari kattaligi bo'yicha bir xil bo'ladigan tarzda tanlanadi.
Taxminan kuchlar tengligi, oldinga harakat qilayotgan mashinaga orqaga qarab ishlaydigan mashinaga nisbatan bir qadam kamroq tezlik berilganda erishiladi. Masalan: kichik oldinga zarba - o'rta orqaga zarba.
Burilish momenti faqat pervanellarning DPning qarama-qarshi tomonlarida joylashishi tufayli emas, balki pervanellardan qarama-qarshi yo'naltirilgan oqimlar tomonidan yaratilgan orqa valanning yon tomonlaridagi suv bosimining farqi tufayli ham hosil bo'ladi.

Ikki vintli kemalarning kamchiliklari DPda joylashgan rulning samaradorligini pasaytirishni o'z ichiga oladi. Shuning uchun, past tezlikda, rulni siljitishda hosil bo'ladigan kuchning asosiy qismi pervanel tomonidan rulga otilgan suv oqimi bilan hosil bo'lganda, boshqaruvning asosiy usuli mashinalarni manevr qilishdir.

Uch vintli kemalar bitta va ikkita vintli tomirlarning ijobiy manevr fazilatlarini birlashtiradi va yuqori manevr qobiliyatiga ega, shu jumladan past tezlikda. Oldinga harakatda, o'rta pervanel unga tashlangan pervanel reaktivi tufayli rulning samaradorligini oshiradi. Orqa tomonda o'rta pervanel oldinga harakatni ta'minlaydi va burilishlar yon pervanellarning ishlashi bilan amalga oshiriladi.

5. Idishning boshqarilishi mumkinligiga ta'sir qiluvchi asosiy omillar

5. Kema boshqaruviga ta'sir qiluvchi asosiy omillar

Dizayn omillari.

Uzunlikning idishning kengligiga nisbati ( FUNT). Bu nisbat qanchalik katta bo'lsa, tomirning manevr qobiliyati shunchalik yomon bo'ladi, bu tomirning lateral harakatiga qarshilik kuchlarining nisbatan ortishi bilan bog'liq. Shuning uchun keng va qisqa kemalar uzoq va tor kemalarga qaraganda yaxshiroq manevrga ega.

Umumiy to'liqlik koeffitsienti (d). d koeffitsienti ortishi bilan chaqqonlik yaxshilanadi, ya'ni. Idishning konturlari qanchalik to'liq bo'lsa, uning chaqqonligi shunchalik yaxshi bo'ladi.

Rulning dizayni va joylashuvi. Rulda konstruktsiyasi (uning maydoni va nisbiy cho'zilishi) kemaning manevr qobiliyatini yaxshilashga kam ta'sir qiladi. Uning joylashuvi sezilarli darajada ko'proq ta'sir qiladi. Agar rul vida oqimida joylashgan bo'lsa, u holda rulga oqib o'tadigan suv tezligi vint oqimidan kelib chiqadigan qo'shimcha oqim tezligi tufayli ortadi, bu esa chaqqonlikning sezilarli yaxshilanishini ta'minlaydi.

Ikki vintli kemalarda DPda joylashgan rulning samaradorligi nisbatan past. Agar bunday kemalarda har bir pervanelning orqasida ikkita rul pichoqlari o'rnatilgan bo'lsa, unda chaqqonlik keskin ortadi.

Kema tezligi

Sirkulyatsiya shakli va uning asosiy geometrik xarakteristikalari (uzaytirish, oldinga siljish, teskari siljish) tomirning dastlabki tezligiga bog'liq. Ammo bir xil rul burchagida o'rnatilgan aylanishning diametri doimiy bo'lib qoladi va dastlabki tezlikka bog'liq emas.

Shamolli sharoitda nazorat qilish qobiliyati kemaning tezligiga sezilarli darajada bog'liq: tezlik qanchalik past bo'lsa, shamolning boshqaruvga ta'siri shunchalik katta bo'ladi.

Kema qo'nish elementlari

Kesish. Orqa trimning ortishi lateral qarshilik markazining o'rta qismdan orqa tomonga siljishiga olib keladi, shuning uchun kemaning harakatlanish barqarorligi oshadi va uning chaqqonligi yomonlashadi.
Boshqa tomondan, kamon trimasi kurs barqarorligini keskin yomonlashtiradi - kema tor bo'lib, tor sharoitda manevr qilishni qiyinlashtiradi. Shuning uchun, ular kemani sayohat paytida orqa tomoniga bir oz qirrali bo'lishi uchun yuklashga harakat qilishadi.

Bank. Kemaning rulosi korpus atrofidagi oqimning simmetriyasini buzadi. Tovonli tomonning iyagining suv ostida bo'lgan yuzasi maydoni ko'tarilgan tomonning chinining mos keladigan maydonidan kattaroq bo'ladi.

Natijada, kema rulonga qarama-qarshi yo'nalishda qochishga intiladi, ya'ni. eng kam qarshilik yo'nalishiga.

Qoralama. Qarama-qarshilikning o'zgarishi korpusning suv ostida qolgan qismining lateral qarshiligi va shamol maydonining o'zgarishiga olib keladi. Natijada, tortishish kuchayishi bilan kemaning yo'nalishi barqarorligi yaxshilanadi va uning chaqqonligi yomonlashadi va tortishishning pasayishi bilan buning aksi bo'ladi.
Bundan tashqari, qoralama kamayishi yelkan maydonining oshishiga olib keladi, bu esa shamolning kemaning boshqarilishi mumkinligiga ta'sirining nisbatan oshishiga olib keladi.