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
V
н

= 7,2 м/с

Решение

1. Масса судна с учетом присоединенных масс воды

m1
= 1,1 · m = 1,1 · 10000 = 11000 т

2. Инерционная характеристика судна

Sо
=

3. Продолжительность первого периода (до остановки винта)

t1
= 2,25

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

V1
= 0,6 · Vo
= 0,6 · 7,5 = 4,5 м/с

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

S1
= 0,5 · So
· ℓn = 0,5·1768·ℓn

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. Выбегсудна

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

- в радианах

Определить время падения скорости до
V
= 0,2 ·
V
о

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
V
н

≤ 0,6 ·
Vo

m
= 10000 т,
Vo

= 7,5 м/с,
Ro

= 350 кН,
V
н

= 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

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

где εвт
= 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 ·
V
о

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,
V
н

= 7,2 м/с

Решение

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

2.Sо
=

3.V = 0,2 · Vo
= 0,2 · 7,5 = 1,5 м/с

4.Время падения скорости до V = 1,5 м/с

где V1
= Vн
= 7,2 м/с,

εвт
≈ 0,7 – коэффициент сопротивления для ВРШ

5.

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

1.Масса судна с учетом присоединенных масс

m1
= 1,1 · m = 1,1 · 10000 = 11000 т

2.Инерционная характеристика судна

Sо
=

3.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
· ℓn,

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

S1
= 0,5 · 1768 · ℓn

6.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
· ℓn т.к. к концу второго периода V = 0, то

S2
= 0,5 · So
· ℓn= 0,5 · 1768 · ℓn

8. Время активного торможения

tι
= t1
– t2
= 115 + 168 = 283 с

9. Тормозной путь

Sι
= 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

1.Масса судна с учетом присоединенных масс

m1
= 1,1 · m = 1,1 · 10000 = 11000 т

2.Инерционная характеристика судна

Sо
=

3.Скорость в конце первого периода, когда останавливается винт

V1
= 0,6 · Vo
= 0,6 · 7,5 = 4,5 м/с

4.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.

5.Тормозящая сила винта

Ре
= 0,8 · Рз.х.
= 0,8 · 320 = 256 кН

6.Время активного торможения

t = ,

где V1
= Vн
= 4,0 м/с

t = = 154 с

7.Тормозной путь

S = 0,5 · So
· ℓn ,

где V1
= Vн
= 4м/с

S = 0,5 · 1768 · ℓn

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

1.Масса судна с учетом присоединенных масс

m1
= 1,1 · m = 1,1 · 10000 = 11000 т

2.Инерционная характеристика судна

Sо
=

3.Продолжительность активного торможения

,

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

, где для ВРШ Ре
= Рз.х.
= 320 кН

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

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

S = 0,5 · 1768 · ℓn

5.

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 θт
= 20º, усиление ветра по прогнозу до u = 10–12 м/с, угол между ДП и направлением ветра qu
= 30º. 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 · dц
2
= 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;

ƒ – коэффициент трения цепи о грунт дан в условии задачи: ƒ=0,15

6. Определим силу ветра, действующую на надводную часть судна

RA
= 0,61 · Сха
· u² · (Аu
· cosqu
+ Bu
· sinqu
), где

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

qu º	Сха
	сухогр. судно	пассаж. судно	танкер, балкер
0	0,75	0,78	0,69
30	1,65	1,66	1,46
60	1,35	1,54	1,19
90	1,20	1,33	1,21

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

7. Определим силу действия течения на подводную часть судна

Rт
= 58,8 · Вт
· Vт
2
· sinθт
, 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 20º = 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.