Расчет пройденного расстояния и времени при пассивном и активном торможении судна

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Тема:

«Расчет пройденного расстояния и времени при пассивном и активном торможении судна»

Определить время падения скорости до V = 0,2 · Vo судна с ВФШ и ДВС после команды СТОП и пройденное за это время расстояние (время свободного торможения и выбег судна). Масса судна m = 10000 т, скорость полного хода Vo = 7,5 м/с, сопротивление воды при скорости Vo Ro = 350 кН, начальная скорость Vн = 7,2 м/с

Решение

Масса судна с учетом присоединенных масс воды

m1 = 1,1 · m = 1,1 · 10000 = 11000 т

Инерционная характеристика судна

Sо =

Продолжительность первого периода (до остановки винта)

t1 = 2,25

Скорость в конце первого периода V1 = 0,6Vo, когда останавливается винт

V1 = 0,6 · Vo = 0,6 · 7,5 = 4,5 м/с

Расстояние, пройденное в первом периоде, принимая =0,2

S1 = 0,5 · So · ?n = 0,5·1768·?n

6. Во время второго периода (от скорости V1 = 4,5 м/с до скорости

V = 0,2 · Vо = 0,2 · 7,5 = 1,5 м/с)

где =0,5 - коэффициент сопротивления для ВФШ

7. Расстояние, пройденное во втором периоде

8. Время свободного торможения

tв = t1 + t2 = 115 + 524 = 639 ? 640 с

9. Выбег судна

Sв = S1 + S2 = 614 + 1295 = 1909 ? 1910 м.

- в радианах

Определить время падения скорости до V = 0,2 · Vо судна с ВФШ и ДВС после команды СТОП и пройденное за это время расстояние (время свободного торможения и выбег судна), если свободное торможение осуществляется на скорости Vн ? 0,6 · Vo m = 10000 т, Vo = 7,5 м/с, Ro = 350 кН, Vн = 4,0 м/с

Решение

1. m1 = 1,1 · m = 1,1 · 10000 = 11000 т

2. Sо =

3. Определим скорость в конце первого периода, когда останавливается винт

V1 = 0,6 · Vo = 0,6 · 7,5 = 4,5 м/с

4. Т.к. Vн < V1, то винт останавливается мгновенно.

5. V = 0,2 · Vo = 0,2 · 7,5 = 1,5 м/с

Время падения скорости от Vн = 4,0 м/с до V = 1,5 м/с

где ?вт = 0,5 - коэффициент сопротивления для ВФШ

Vн = V1

7. Расстояние, пройденное при падении скорости от Vн = 4,0 м/с до V = 1,5 м/с

Определить время падения скорости до V = 0,2 · Vо для судна с ВРШ и ГТЗА после команды СТОП и пройденное за это время расстояние (время свободного торможения и выбег судна). m = 10000 т, Vo = 7,5 м/с, Ro = 350 кН, Vн = 7,2 м/с

Решение

m1 = 1,1 · m = 1,1 · 10000 = 11000 т

Sо =

V = 0,2 · Vo = 0,2 · 7,5 = 1,5 м/с

Время падения скорости до V = 1,5 м/с

где V1 = Vн = 7,2 м/с,

?вт ? 0,7 - коэффициент сопротивления для ВРШ

Определить время активного торможения и тормозной путь (нормальное реверсирование) судна с ВФШ и ДВС, если максимальный упор заднего хода Рз.х. = 320 кН. m = 10000 т, Vo = 7,5 м/с, Ro = 350 кН, Vн = 7,2 м/с

Решение

Масса судна с учетом присоединенных масс

m1 = 1,1 · m = 1,1 · 10000 = 11000 т

Инерционная характеристика судна

Sо =

Продолжительность первого периода (до остановки винта)

t1 = 2,25

4. Скорость в конце первого периода V1 = 0,6 · Vo, когда останавливается винт

V1 = 0,6 · Vo = 0,6 · 7,5 = 4,5 м/с

5. Расстояние, пройденное в первом периоде

S1 = 0,5 · So · ?n ,

где Ре - тормозящая сила винта, работающего в режиме гидротурбины и составляющая примерно 0,2 Ro, т.е. = 0,2

S1 = 0,5 · 1768 · ?n

Продолжительность второго периода

t2 = , где V1 = 4,5 м/с

Ре = 0,8 · Рз.х. = 0,8 · 320 = 256 кН

t2 =

7. Расстояние, пройденное во втором периоде

S2 = 0,5 · So · ?n т.к. к концу второго периода V = 0, то

S2 = 0,5 · So · ?n = 0,5 · 1768 · ?n

8. Время активного торможения

t? = t1 - t2 = 115 + 168 = 283 с

9. Тормозной путь

S? = S1 + S2 = 614 + 354 = 968 ? 970 м.

Определить время активного торможения и тормозной путь (нормальное реверсирование) судна с ВФШ и ДВС после команды ЗПХ, если упор заднего хода Рз.х. = 320 кН и торможение осуществляется со скорости Vн ? 0,6 · Vo. Масса судна m=10000 т, скорость полного хода Vo=7,5 м/с, сопротивление воды на скорости Vo Ro=350 кН, начальная скорость Vн=4,0 м/с

Решение

Масса судна с учетом присоединенных масс

m1 = 1,1 · m = 1,1 · 10000 = 11000 т

Инерционная характеристика судна

Sо =

Скорость в конце первого периода, когда останавливается винт

V1 = 0,6 · Vo = 0,6 · 7,5 = 4,5 м/с

В случае, если Vн ? V1 = 0,6 · Vo (Vн = 4,0 м/с, V1 = 4,5 м/с), винт останавливается мгновенно и t1 = 0; S1 = 0.

Тормозящая сила винта

Ре = 0,8 · Рз.х. = 0,8 · 320 = 256 кН

Время активного торможения

t = ,

где V1 = Vн = 4,0 м/с

t = = 154 с

Тормозной путь

S = 0,5 · So · ?n ,

где V1 = Vн = 4 м/с

S = 0,5 · 1768 · ?n

Определить время активного торможения и тормозной путь судна с ВРШ и ГТЗА, если максимальный упор заднего хода Рз.х. = 320 кН. m = 10000 т, Vo = 7,5 м/с, Ro = 350 кН, Vн = 7,2 м/с

Решение

Масса судна с учетом присоединенных масс

m1 = 1,1 · m = 1,1 · 10000 = 11000 т

Инерционная характеристика судна

Sо =

Продолжительность активного торможения

,

т.к. к концу периода торможения V = 0, то

, где для ВРШ Ре = Рз.х. = 320 кН

Т.к. к концу периода торможения V = 0, то тормозной путь судна

S = 0,5 · So · ?n , где V1 = Vн = 7,2 м/с

S = 0,5 · 1768 · ?n

Танкер водоизмещением ? = 84500 тонн, длина L = 228 м, средняя осадка dср = 13,6 м, высота борта Нб = 17,4 м, масса якоря G = 11000 кг, калибр якорной цепи dц = 82 мм, глубина места постановки на якорь Нгл = 30 м, грунт - ил, наибольшая скорость течения Vт = 4 уз., угол между направлением течения и ДП ?т = 20?, усиление ветра по прогнозу до u = 10-12 м/с, угол между ДП и направлением ветра qu = 30?. По судовым документам площадь проекции надводной части корпуса судна на мидель Аu = 570 м2, то же на ДП Вu = 1568 м2

Определить:

длину якорной цепи необходимую для удержания судна на якоре;

радиус окружности, которую будет описывать корма судна;

силу наибольшего натяжения якорной цепи у клюза.

Решение

1. Вес погонного метра якорной цепи в воздухе

qо = 0,021 · dц2 = 0,021 · 822 = 141,2 кг/м

2. Вес погонного метра якорной цепи в воде

qw = 0,87 · qо = 0,87 · 141,2 = 122,84 кг/м

3. Высота якорного клюза над грунтом

Нкл = Нгл + (Нб - dср) = 30 + (17,4 - 13,6) = 33,8 м

4. Удельная держащая сила якоря дана в условии задачи: К =1,3

5. Необходимая длина якорной цепи из расчета полного использования держащей силы якоря и отрезка цепи, лежащего на грунте

,

где:

а - длина части якорной цепи, лежащей на грунте; принимаем а = 50 м;

? - коэффициент трения цепи о грунт дан в условии задачи: ?=0,15

6. Определим силу ветра, действующую на надводную часть судна

RA = 0,61 · Сха · u? · (Аu · cos qu + Bu · sin qu), где

Сха - аэродинамический коэффициент задачи дан в условии Сха=1,46

RA = 0,61 · 1,46 · 122 · (570 · cos 30? + 1568 · sin 30?) =163,850 кН = 16,7 m

7. Определим силу действия течения на подводную часть судна

Rт = 58,8 · Вт · Vт2 · sin ?т, где:

Вт - проекция подводной части корпуса на ДП судна,

Вт ? 0,9 L · dcp = 0,9 · 228 · 13,6 = 2790,7 ? 2791 м2

Vт - скорость течения в м/с

Vт = 4 уз. ? 2 м/с

Rт = 58,8 · 2791 · 22 · sin 20? = 224,517 кН = 22,9 m

8. Определим силу рыскания судна при усилении ветра

Rин = 0,87 · G = 0,87 · 11000 = 9,57 m = 93,882 кН

9. Сумма действующих на судно внешних сил

? R = RА + Rт + Rин = 163,850 + 224,517 + 93,882 = 482,249 кН = 49,2 m

10. Определим минимальную длину якорной цепи, необходимую для удержания судна на якоре, при условии Fг = Fх = ? R (н) = 10 · G · К и коэффициенте динамичности Кд = 1,4

,

где:

К = 1,3 - удельная держащая сила грунта,

qw = 122,84 кг/м - вес погонного метра якорной цепи в воде

С целью обеспечения безопасности якорной стоянки надлежит вытравить

9 смычек = 225 м якорной цепи.

11. Определим горизонтальное расстояние от клюза до точки начала подъема якорной цепи с грунта

x=

214,21 м ? 214 м.

Следовательно, длина цепи, лежащая на грунте составляет

а = 225 - 214=11 м

12. Радиус окружности, которую будет описывать корма танкера

Rя = а + х + L = 11 + 214 + 228 = 453 м

13. Определим силу наибольшего натяжения якорной цепи у клюза

F2 = 9,81 · qw

Список литературы

1. Сборник задач по управлению судами. Учебное пособие для морских высших учебных заведений / Н.А. Кубачев, С.С. Кургузов, М.М. Данилюк, В.П. Махин. - М. Транспорт, 1984, стр. 48 - 57.

2. Управление судном и его техническая эксплуатация. Учебник для учащихся судоводительских специальностей высших инженерных морских училищ. Под редакцией А.И. Щетининой. 3-е издание. - М. Транспорт, 1983, стр. 383 - 392.

3. Управление судном и его техническая эксплуатация. Под редакцией А.И. Щетининой 2-е издание. - М. Транспорт, 1975, стр. 393 - 401.