МАНЕВРИРОВАНИЕ СУДОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ПЛАВАНИЯ

                   1. Сведения о судне, как объекте управления

       1.1 Основные части управляемой системы

Морское судно как транспортное средство совершает движение на границе двух сред – воды и воздуха, испытывая при этом гидродинамические аэродинамические воздействия.

Для обеспечения заданных параметров движения (К, V, ω, ΔV) судном необходимо управлять. В указанном смысле судно является управляемой системой.

В соответствии с теорией управления каждая управляемая система состоит из трех частей:

· Объекта управления (т.е. то, чем управляют)

· Средства управления (с помощью чего управляют)

· Управляющего устройства (что управляет – автомат или человек)

В состав морского судна входит много различных систем, которыми необходимо управлять (главный двигатель, якорное устройство, рулевое устройство и др.), каждая из которых в общем случаи содержит три, указанных выше, составные части.

В курсе «Управление судном» рассматривается управление движением судна в горизонтальной плоскости, которое обычно сводится к задаче перехода судна из одной точки в другую по заданной траектории. Ту же задачу управления решает и курс «Навигации», но курс «Управление судном» рассматривает судно не как точку на карте, а объект имеющий определенную длину, ширину, осадку, глубину под килем и т.д.

В курсе «Навигация» движение судна называется плаванием, а в курсе «Управление …» движение судна называется маневрирование. При управлении судном приходится учитывать такие его характеристики как длину, ширину, форму и размеры подводной и надводной частей корпуса, а так же характеристики судовых средств управления.

Сравнительно сложный характер поведения судна, обусловленный как свойством самого объекта управления, так и влиянием многих внешних факторов, делает процесс маневрирования весьма напряженным, требующим от судоводителя не только глубоких познаний но и высоких психомоторных качеств – наблюдательность, умения анализировать и оценивать обстановку, быстроты реакции, способность обоснованно принимать ответственные решения, а так же умения организовать работу людей, участвующих в процессе управления.

Все средства управления (СУ) подразделяются на две основные группы: главные средства управления (ГСУ) и вспомогательные средства управления (ВСУ).

Средства управления в каждой группе делятся по цели управления на два вида устройств:

· Устройства, управляющие движением судна, а так же разгоном и торможением в продольной плоскости (вперед, назад);

· Устройства, управляющие угловым движением судна, т.е. курсом и угловой скоростью.

· Те устройства, которые способны создавать боковую силу, при неработающим главным двигателе (ГД), и при отсутствии хода судна относительно воды называются средствами активного управления (САУ).

·     С точки зрения управления судном для нас главным образом представляют интерес главные средства управления (ГСУ), а конкретно движительные устройства и рули

 

Основные характеристики средств управления

Средства управления

Главные (ГСУ)

Вспомогательные (ВСУ)

 

                                                       Средства активного управления

Движитель-ные устройства

Рулевые устройства

ВРШ

ВФШ

Движетельно рулевые устройства

Движетельно рулевые устройства

Подруливающие устройства

Тормозные устройства

 

                                                                                                            

Рули

Поворотные насадки

Раздельные поворотные насадки

Крыльчатые движители

Поворотные винтовые колонки

Движители в поперечном канале

Откидные винтовые колонки

Активные рули

Крыльчатые движители

Поворотные винтовые колонки

Выдвижные тормозные щиты

Тормозные парашюты

Пассивная трубопроводная система

 

 

Рисунок 1.1 - Классификация средств управления

Движительные устройства.

На морских судах чаще всего используют виты фиксированного шага (ВФШ) или виты регулируемого шага (ВРШ).

Гребной винт (ВФШ) представляет собой систему лопастей (от 2 до 8), каждая из которых является участком винтовой поверхности. Поверхность лопастей, обращенная в нос, называется засасывающей,. Поверхность, обращенная в корму – нагнетающей. Передняя кромка лопастей называется входящей, задняя – выходящей. ВФШ бывают цельнолитые и со съемными лопастями. Они делятся на винты левого и правого вращения. Винт правого вращения на переднем ходу, если смотреть с кормы, вращается по часовой стрелке, винт левого вращения – наоборот.

Сила упора, создаваемая винтом при его вращении с заданной частотой, зависит от его основных геометрических характеристик,

1. D_В диаметр винта - диаметр окружности, описываемой наиболее удаленными точками лопастей (до 5 метров);

2. H геометрический шаг винта – линейное расстояние по оси винта, которое проходила бы ступица за один полный оборот при вращении в плотной среде. (величина шагового отношения H/D колеблется 0.8 – 1.8)

3. Θ дисковое отношение Θ= А/А_d - для тихоходных судов ≈0.35

 для быстроходных ≈ 1.2

А – суммарная площадь спрямленной поверхности всех лопастей винта;

А_d – площадь круга, отметаемого гребным винтом при его вращении.

4. Z число лопастей.

а так же от скорости самого судна.

Существенное влияние на силу упора винта оказывает взаимодействие винта с корпусом судна. Силу упора без учета такого взаимодействия называют упором изолированного винта. С учетом такого взаимодействия – полезным упором или тягой. Для ВФШ изменение направления упора достигается реверсированием двигателя. ВФШ имеет максимальный коэффициент полезного действия только при одном режиме движения (как правило, полный передний ход).

В отличии от гребных винтов фиксированного шага, винты регулируемого шага (ВРШ) имеют в ступице приводной механизм, с помощью которого осуществляется разворот лопастей от положения «ППХ» до положения «ПЗХ». Таким образом, без изменения направления вращения ГД, осуществляется изменение не только величины, но и направление упора винта. ВРШ могут быть трехлопастными и четырех лопастными. В последнем случае лопасти располагаются по парно и смещены вдоль оси винта (ВРШ типа «тендем»). Угол разворота лопастей при переходе с ППХ на ПЗХ составляет 40 – 50⁰. Время разворота лопастей ВРШ составляет 10 – 15 сек.. Использование ВРШ позволяет получить полную мощность ГД на режимах, отличных от расчетных, обеспечивает увеличение скорости судна и экономичность работы его двигательной установки.. ВРШ развивает значительно большую тягу на малых ходах и на 40 – 50 % сокращает время и длину тормозного пути. Установка ВРШ позволяет осуществлять дистанционное управление судном и использовать на реверсивные двигатели, что значительно повышает их моторесурс. К недостаткам ВРШ следует отнести сложность конструкции как самого винта, так и валопровода, их большую, по сравнению с ВФШ, чувствительность к ударным нагрузкам.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: