Под поворотливостью судна подразумевается его способность изменять направление движения под воздействием руля (средств управления) и двигаться по траектории данной кривизны. Движение судна с переложенным рулем по криволинейной траектории называют циркуляцией . (Разные точки корпуса судна во время циркуляции движутся по разным траекториям, поэтому, если специально не оговаривается, под траекторией судна -подразумевается траектория его ЦТ.)
При таком движении нос судна (рис.1) направлен внутрь циркуляции, а угол а 0 между касательной к траектории ЦТ и диаметральной плоскостью (ДП) называется углом дрейфа на циркуляции .
Центр кривизны данного участка траектории называют центром циркуляции (ЦЦ), а расстояние от ЦЦ до ЦТ (точка О) - радиусом циркуляции .
На рис. 1 видно, что различные точки по длине судна движутся по траекториям с разными радиусами кривизны при общем ЦЦ и имеют разные углы дрейфа. Для точки, расположенной в кормовой оконечности, радиус циркуляции и угол дрейфа - максимальны. На ДП судна имеется особая точка-полюс поворота (ПП), которой угол дрейфа равен нулю, Положение ПП, определяемое перпендикуляром, опущенным из ЦЦ на ДП, смещено от ЦТ по ДП в нос приблизительно на 0,4 длины судна; величина такого смещения на различных судах изменяется в небольших пределах. Для точек на ДП, расположенных по разные стороны от ПП, углы дрейфа имеют противоположные знаки. Угловая скорость судна в процессе циркуляции сначала быстро возрастает, достигает максимума, а затем, по мере смещения точки приложения силы Y o в сторону кормы, несколько снижается. Когда моменты сил Р у и Y o уравновесят друг друга, угловая скорость приобретает установившееся значение.
Циркуляция судна разделяется на тря периода: маневренный, равный времени перекладки руля; эволюционный - с момента окончания перекладки руля до момента, когда линейная и угловая скорости судна приобретают установившиеся значения; установившийся - от окончания эволюционного периода и до тех пор, пока руль остается в переложенном положении. Элементами, характеризующими типичную циркуляцию, являются (рис.2):
Выдвиг l 1 - расстояние, на которое перемещается ЦТ судна в направлении первоначального курса с момента перекладки руля до изменения курса на 90°;
Прямое смещение l 2 - расстояние от первоначального положения ЦТ судна до положения его после поворота на 90°, измеренное по нормали к первоначальному направлению движения судна;
Обратное смещение l 3 - расстояние, на которое под влиянием боковой силы руля ЦТ судна смещается от линии первоначального курса в сторону, обратную направлению поворота;
Тактический диаметр циркуляции D T - кратчайшее расстояние между ДП судна в начале поворота а ее положением в момент изменения курса на 180°;
Диаметр установившейся циркуляции D уст - расстояние между положениями ДП судна для двух последовательных курсов, отличающихся на 180°, при установившемся движении.
Четкую границу между эволюционным периодом и установившейся циркуляцией обозначить невозможно, так как изменение элементов движения затухает постепенно. Условно можно считать, что после поворота на 160-180° движение приобретает характер, близкий к установившемуся. Таким образом, практическое маневрирование судна происходит всегда при неустановившемся режиме.
Элементы циркуляции при маневрировании удобнее выражать в безразмерном виде - в длинах корпуса:
в таком виде легче сравнивать между собой поворотливость различных судов. Чем меньше безразмерная величина, тем лучше поворотливость.
Элементы циркуляции обычного транспортного судна для данного угла перекладки руля практически не зависят от начальной скорости при установившемся режиме работы двигателя. Однако, если при перекладке руля увеличить обороты винта, то судно совершит поворот более крутой, чем при неизменяемом режиме главного двигателя (ГД).
Прилагается два рисунка.
Рис.1 Рис.2
Циркуляцией называют траекторию, описываемую ЦТ судна, при движении с отклоненным на постоянный угол рулем. Циркуляция характеризуется линейной и угловой скоростями, радиусом кривизны и углом дрейфа. Угол между вектором линейной скорости судна и ДП называют углом дрейфа . Эти характеристики не остаются постоянными на протяжении всего маневра.
Циркуляцию принято разбивать на три периода: маневренный, эволюционный и установившийся.
Маневренный период – период, в течение которого происходит перекладка руля на определенный угол. С момента начала перекладки руля судно начинает дрейфовать в сторону, противоположную перекладке руля, и одновременно начинает разворачиваться в сторону перекладки руля. В этот период траектория движения ЦТ судна из прямолинейной превращается в криволинейную с центром кривизны со стороны борта, противоположного стороне кладки руля; происходит падение скорости движения судна.
Эволюционный период – период, начинающийся с момента окончания перекладки руля и продолжающийся до момента окончания изменения угла дрейфа, линейной и угловой скорости. Этот период характеризуется дальнейшим снижением скорости (до 30 – 50%), изменением крена на внешний борт и резким выносом кормы на внешнюю сторону.
Период установившийся циркуляции – период, начинающийся по окончании эволюционного, характеризуется равновесием действующих на судно сил: упора винта, гидродинамических сил на руле и корпусе, центробежной силы. Траектория движения ЦТ судна превращается в траекторию правильной окружности или близкой к ней.
Геометрически траектория циркуляции характеризуется следующими элементами:
D о – диаметр установившейся циркуляции – расстояние между диаметральными плоскостями судна на двух последовательных курсах, отличающихся на 180° при установившемся движении;
D ц – тактический диаметр циркуляции – расстояние между положениями ДП судна до начала поворота и в момент изменения курса на 180°;
l 1 – выдвиг – расстояние между положениями ЦТ судна перед выходом на циркуляцию до точки циркуляции, в которой курс судна изменяется на 90°;
l 2 – прямое смещение – расстояние от первоначального положения ЦТ судна до положения его после поворота на 90°, измеренное по нормали к первоначальному направлению движения судна;
l 3 – обратное смещение – наибольшее смещение ЦТ судна в результате дрейфа в направлении, обратном стороне перекладки руля (обратное смещение обычно не превышает ширины судна В, а на некоторых судах отсутствует совсем);
T ц – период циркуляции – время поворота судна на 360°.
Рис. 1.8. Траектория судна на циркуляции
Перечисленные выше характеристики циркуляции у морских транспортных судов среднего тоннажа при полной перекладке руля на борт можно выразить в долях длины судна и через диаметр установившейся циркуляции следующими соотношениями:
D о = (3 ÷ 6)L; D ц = (0,9 ÷ 1,2)D у; l 1 = (0,6 ÷ 1,2)D о ;
l 2 = (0,5 ÷ 0,6)D о; l 3 = (0,05 ÷ 0,1)D о; T ц = πD о /V ц .
Обычно величины D о; D ц; l 1 ; l 2 ; l 3 выражаются в относительном виде (делят на длину судна L ) – легче сравнивать поворотливость различных судов. Чем меньше безразмерное отношение, тем лучше поворотливость.
Скорость на циркуляции для крупнотоннажных судов снижается °с перекладкой руля на борт на 30%, а при повороте на 180° – вдвое.
Необходимо отметить и следующие положения:
а) начальная скорость оказывает влияние не столько на D о , сколько на ее время и выдвиг, и только у высокоскоростных судов заметны D о в большую сторону;
б) с выходом судна на траекторию циркуляции оно приобретает крен на внешний борт, значение которого по правилам Регистра не должно превышать 12 °;
в) если во время циркуляции увеличивать число оборотов ГД, то судно совершит поворот более крутой;
г) при выполнении циркуляции в стесненных условиях следует учитывать, что кормовая и носовая оконечности судна описывают полосу значительной ширины, которая становится соизмеримой с шириной фарватера.
Криволинейная траектория, которую описывает центр тяжести судна при перекладке руля на некоторый угол и последующем удержании его в этом положении, называется циркуляцией.
Различают три периода циркуляции: маневренный, эволюционный и период установившейся циркуляции. Маневренный период циркуляции определяется началом и концом перекладки руля, т.е. по времени совпадает с продолжительностью перекладки руля. В этот период судно продолжает двигаться практически прямолинейно. Эволюционный период циркуляции начинается с момента окончания перекладки руля и заканчивается, когда элементы движения примут установившийся характер, т.е. перестанут изменяться во времени. Период установившейся циркуляции начинается с момента окончания эволюционного периода и длится все время, пока руль судна находится в переложенном положении.
Траектория криволинейного движения центра тяжести судна, т.е. его циркуляция характеризуется следующими элементами:
Диаметр установившейся циркуляции (Д ц) - диаметр окружности, описываемой судном в установившийся период циркуляции, который начинается после поворота судна на 90-180°; Тактический диаметp циркуляции (Д т) - кратчайшее расстояние между положением диаметральной плоскоскости судна в начале поворота и после изменения первоначального курса на 180°. Выдвиг l 1 расстояние, на которое смещается центр тяжести судна в направлении первоначального курса от точки начала циркуляции до точки, соответствующей изменению курса судна на 90°. Прямое смещение l 2 - расстояние от первоначального курса судна до точки положения центра тяжести в момент поворота судна на 90°. Обратное cмещение l 3 - наибольшее расстояние, на которое смещается центр тяжести судна от линии первоначального курса в сторону противоположную повороту.
Также к характеристикам циркуляции относят: период установившейся циркуляции Т - время поворота судна на 360°; угловую скорость вращения судна на установившейся циркуляции ω = 2π / Т.
Действия по приготовлению рулевого устройства пред выходом судна в море
Гирокомпасные направления. Поправка гирокомпаса
Гирокомпасный меридиан – направление, на котором устанавливается главная ось гирокомпаса
Гикокомпасный курс – направление диаметральной плоскости судна, измеряемое горизонтальным углом между северной частью гирокомпасного меридиана и носовой частью диаметральной плоскости судна.
Гирокомпасный пеленг – направление на ориентир, измеряемое горизонтальным углом между северной частью гирокомпасного меридиана и линией пеленга.
Обратный гирокомпасный пеленг – направление, обратное направлению на предмет.
Поправка Гирокомпаса – угол в плоскости истинного горизонта между истинными и гирокомпасными меридианами.
Виды качки судна. Элементы качки
Качка судна - колебательные движения, которые судно совершает около положения его равновесия. Различают три вида качки судов: а) вертикальную - колебания судна в вертикальной плоскости в виде периодических поступательных перемещений; б) бортовую (или боковую)-колебания судна в плоскости шпангоутов в виде угловых перемещений; в) килевую (или продольную) качку - колебания судна в диаметральной плоскости также в виде угловых перемещений. При плавании судна на взволнованной поверхности воды часто все три вида качки возникают одновременно или в различных комбинациях.
Два вида колебаний судна на качке: свободные (на тихой воде), которые происходят по инерции после прекращения сил, вызвавших их, и вынужденные , которые вызываются внешними периодически приложенными силами, например морским волнением.
Элементы качки:
Амплитудой качки (а)- наибольшее отклонение судна от исходного положения, измеренное в градусах.Размах качки (б)- сумма двух последовательных амплитуд (наклонение судна на оба борта).
Период качки (в) -время между двумя последовательными наклонениями или время, в течение которого судно совершает полный цикл колебаний, возвращаясь к тому положению, при котором начался отсчет.
28 (10.1) Назвать особенности режимов управления рулём: "простой", "следящий", "автоматический"
Под поворотливостью судна подразумевается его способность изменять направление движения под воздействием руля (средств управления) и двигаться по траектории данной кривизны. Движение судна с переложенным рулем по криволинейной траектории наз. циркуляцией . (Разные точки корпуса судна во время циркуляции движутся по разным траекториям, поэтому, если специально не оговаривается, под траекторией судна -подразумевается траектория его ЦТ.)
При таком движении нос судна (рис.1) направлен внутрь циркуляции, а угол а 0 между касательной к траектории ЦТ и диаметральной плоскостью (ДП) наз. угломдрейфа на циркуляции .
Центр кривизны данного участка траектории наз. центром циркуляции (ЦЦ), а расстояние от ЦЦ до ЦТ (точка О) - радиусом циркуляции .
На рис. 1 видно, что различные точки по длине судна движутся по траекториям с разными радиусами кривизны при общем ЦЦ и имеют разные углы дрейфа. Для точки, расположенной в кормовой оконечности, радиус циркуляции и угол дрейфа - максимальны. На ДП судна имеется особая точка-полюс поворота (ПП), которой угол дрейфа равен нулю, Положение ПП, определяемое перпендикуляром, опущенным из ЦЦ на ДП, смещено от ЦТ по ДП в нос приблизительно на 0,4 длины судна; величина такого смещения на различных судах изменяется в небольших пределах. Для точек на ДП, расположенных по разные стороны от ПП, углы дрейфа имеют противоположные знаки. Угловая скорость судна в процессе циркуляции сначала быстро возрастает, достигает максимума, а затем, по мере смещения точки приложения силы Y o в сторону кормы, несколько снижается. Когда моменты сил Р у иY o уравновесят друг друга, угловая скорость приобретает установившееся значение.
Циркуляция судна разделяется на тря периода: маневренный, равный времени перекладки руля; эволюционный - с момента окончания перекладки руля до момента, когда линейная и угловая скорости судна приобретают установившиеся значения; установившийся - от окончания эволюционного периода и до тех пор, пока руль остается в переложенном положении. Элементами, характеризующими типичную циркуляцию, являются (рис.2):
Выдвиг l 1 - расстояние, на которое перемещается ЦТ судна в направлении первоначального курса с момента перекладки руля до изменения курса на 90°;
Прямое смещение l 2 - расстояние от линии первоначального курса до ЦТ судна в момент, когда его курс изменился на 90°;
Обратное смещение l 3 - расстояние, на которое под влиянием боковой силы руля ЦТ судна смещается от линии первоначального курса в сторону, обратную направлению поворота;
Тактический диаметр циркуляции D T - кратчайшее расстояние между ДП судна в начале поворота а ее положением в момент изменения курса на 180°;
Диаметр установившейся циркуляции D уст - расстояние между положениями ДП судна для двух последовательных курсов, отличающихся на 180°, при установившемся движении.
Четкую границу между эволюционным периодом и установившейся циркуляцией обозначить невозможно, так как изменение элементов движения затухает постепенно. Условно можно считать, что после поворота на 160-180° движение приобретает характер, близкий кустановившемуся. Таким образом, практическое маневрирование судна происходит всегда при неустановившемся режиме.
Элементы циркуляции при маневрировании удобнее выражать в безразмерном виде - в длинах корпуса:
в таком виде легче сравнивать между собой поворотливость различных судов. Чем меньше безразмерная величина, тем лучше поворотливость.
Элементы циркуляции обычного транспортного судна для данного угла перекладки руля практически не зависят от начальной скорости при установившемся режиме работы двигателя. Однако, если при перекладке руля увеличить обороты винта, то судно совершит поворот более крутой, чем при неизменяемом режиме главного двигателя (ГД).
Прилагается два рисунка.
Циркуляция судна
Под поворотливостью судна подразумевается его способность изменять направление движения под воздействием руля (средств управления) и двигаться по траектории данной кривизны.
Движение судна с переложенным рулём по криволинейной траектории называют циркуляцией.
Рис. 2.17
Циркуляция судна разделяется на три периода: маневренный , равный времени перекладки руля; эволюционный - с момента окончания перекладки руля до момента когда линейная и угловая скорость судна приобретают установившиеся значения; установившийся - от окончания эволюционного периода и до тех пор, пока руль остаётся в переложенном положении.
Рис. 2.18
Чёткую границу между эволюционным периодом и установившейся циркуляцией обозначить невозможно, так как изменение элементов движения затухает постепенно. Условно можно считать, что после поворота на 160 - 180 О движение приобретает характер, близкий к установившемуся. Таким образом, практическое маневрирование судна происходит всегда при неустановившемся режиме.
Элементы циркуляции при маневрировании удобнее выражать в безразмерном виде - в длинах корпуса:
циркуляция судно руль маневрирование
L 1 = L 1 /L; L 2 = L 2 /L; L 3 = L 3 /L; D T = D T /L; D уст = D уст /L,
в таком виде легче сравнивать между собой поворотливость различных судов. Чем меньше безразмерная величина, тем лучше поворотливость.
Элементы циркуляции обычного транспортного судна для данного угла перекладки руля практически не зависят от начальной скорости при установившемся режиме работы двигателя. Однако, если при перекладке руля увеличить обороты винта, то судно совершит поворот более крутой. Чем при неизменяемом режиме главного двигателя.
Определение элементов циркуляции из натуральных наблюдений
При выполнении циркуляции можно определить её элементы, если произвести последовательные определения места судна по каким-либо ориентирам через небольшие интервалы времени (15 - 30 с.). В момент каждой обсервации записывают измеряемые навигационные параметры и курс судна. Нанеся обсервованные точки на планшет и соединив, их плавной кривой, получают траекторию судна. С которой в принятом масштабе снимают элементы циркуляции.
Определения места судна можно получить по пеленгу и дистанциям свободноплавающего ориентира, например плотика. При таком способе автоматически исключается влияние неизвестного течения, а также не требуется специального полигона.
Поворотливость судна — способность изменять направление движения под воздействием руля (средств управления) и двигаться по траектории данной кривизны. Движение судна с переложенным рулём по криволинейной траектории называют циркуляцией.
Циркуляция судна разделяется на три периода:
— маневренный, равный времени перекладки руля;
— эволюционный — с момента окончания перекладки руля до момента когда линейная и угловая скорость судна приобретают установившиеся значения;
— установившийся – от окончания эволюционного периода и до тех пор, пока руль остаётся в переложенном положении.
Чёткую границу между эволюционным периодом и установившейся циркуляцией обозначить невозможно, так как изменение элементов движения затухает постепенно. Условно можно считать, что после поворота на 160–180° движение приобретает характер, близкий к установившемуся. Таким образом, практическое маневрирование судна происходит всегда при неустановившемся режиме.
Траектория криволинейного движения центра тяжести судна, то есть его циркуляция характеризуется следующими элементами (рис.1):
1. Диаметр циркуляции — основная характеристика поворотливости корабля (судна). Различают диаметр тактической циркуляции и диаметр установившейся циркуляции. Величина диаметра циркуляции находится в зависимости от отношения длины к ширине, площади руля и угла его перекладки, а также скорости корабля и отсутствия влияния внешних сил, таких как ветер, волнение и течение. Диаметр циркуляции измеряется в метрах, кабельтовых или длинах корпуса корабля (в среднем он составляет от 4 до 8 длин корпуса).
Тактический диаметр циркуляции (Dт) — расстояние по нормали между линиями обратных курсов после поворота корабля на первые 180°. Определяется при углах перекладки руля 15° и 25°.
Диаметр установившейся циркуляции (Dуст) — диаметр окружности, по которой движется центр массы корабля после того, как угловая скорость и крен на циркуляции станут постоянными, обычно после поворота корабля на 180°.
2. Выдвиг (l1) — расстояние, на которое смещается центр тяжести судна в направлении первоначального курса от точки начала циркуляции до точки, соответствующей изменению курса судна на 90°.
3. Прямое смещение (l2) — расстояние от первоначального курса судна до точки положения центра тяжести в момент поворота судна на 90°;
4. Обратное cмещение (l3) — наибольшее расстояние, на которое смещается центр тяжести судна от линии первоначального курса в сторону противоположную повороту.
Значение элементов циркуляции, выражаемых в долях диаметра циркуляции Dуст, лежат в относительно узких пределах и для судов различных типов изменяются следующим образом:
Дт = (0,9 ± 1,2) × Dуст;
l1 = (0,6 ± 1,3) × Dуст;
l2 = (0,25 ± 0,5) × Dуст;
l3 = (0 ± 0,1) × Dуст.
Для морских транспортных судов Dуст составляет 4-6 длин судна. Кроме указанных элементов к характеристикам циркуляции относят:
— период установившейся циркуляции:
Т — время поворота судна на 360°;
— угловую скорость вращения судна на установившейся циркуляции:
ω = 2π / Т.
С погрешностью 5 % можно считать, что скорость транспортных судов на циркуляции с рулём на борту при повороте на 60° составляет 80%, на 90° — 73%, на 180°- 58% первоначальной.
Элементы циркуляции при маневрировании удобнее выражать в безразмерном виде – в длинах корпуса: в таком виде легче сравнивать между собой поворотливость различных судов. Чем меньше безразмерная величина, тем лучше поворотливость. Элементы циркуляции обычного транспортного судна для данного угла перекладки руля практически не зависят от начальной скорости при установившемся режиме работы двигателя. Если при перекладке руля увеличить обороты винта, то судно совершит поворот более крутой, чем при неизменяемом режиме главного двигателя.
При выполнении циркуляции можно определить её элементы, если произвести последовательные определения места судна по каким — либо ориентирам через небольшие интервалы времени (15-30 с.). В момент каждой обсервации записывают измеряемые навигационные параметры и курс судна. Нанеся точки на планшет и соединив, их плавной кривой, получают траекторию судна, с которой в принятом масштабе снимают элементы циркуляции. Определения места судна можно получить по пеленгу и дистанциям свободноплавающего ориентира, например плотика. При таком способе автоматически исключается влияние неизвестного течения, а также не требуется специального полигона.
