1. Genel kavramlar ve tanımlar

Kontrol edilebilirlik, bir geminin belirli bir yörünge boyunca hareket etme yeteneğidir; belirli bir hareket yönünü koruyun veya kontrol cihazlarının etkisi altında değiştirin.

Bir gemideki ana kontrol cihazları dümen kontrolleri, sevk kontrolleri ve aktif kontrol kontrolleridir.

Kontrol edilebilirlik iki özelliği birleştirir: Rota istikrarı ve çevikliği .

Rota stabilitesi- bu, geminin düz hareket yönünü koruma yeteneğidir. Rota stabilitesi, gemi kontrolleri (dümenleri) çalıştırmadan rotasında kalabildiğinde otomatik olabilir ve gemi kontrolleri kullanarak belirli bir rotada tutulduğunda operasyonel olabilir.

Çeviklik, bir geminin hareket yönünü değiştirme ve belirli bir eğriliğin yörüngesini tanımlama yeteneğidir.

Çeviklik ve rota stabilitesi, herhangi bir kontrol cihazının ana amacına karşılık gelir: gemiyi döndürmek ve sabit bir yönde hareket etmesini sağlamak. Ek olarak, herhangi bir kontrol aracının dış güç faktörlerinin etkisine karşı koyması gerekir. Buna göre R.Ya. Pershits, kontrol edilebilirliğin böylesine önemli bir bileşeninin itaat olarak tanımını yaptı.

Uyum, bir geminin belirli dış etkiler altında manevraya karşı direncin üstesinden gelme yeteneğidir. Dış etkinin yokluğunda, parkurdaki kendi istikrarsızlığı rolünü oynayabilir.

Koma itaati kavramı ortaya çıktı duyarlılık Bu, geminin kumandanın hareketine, özellikle de dümen hareketine mümkün olduğu kadar hızlı tepki verme yeteneği anlamına gelir.

Pervane itişi. Bir geminin belirli bir hızda hareket edebilmesi için, harekete karşı direnci yenecek bir itici kuvvetin ona uygulanması gerekir. Direncin üstesinden gelmek için gereken faydalı güç aşağıdaki formülle belirlenir: Nп = R V, burada R, direnç kuvvetidir; V - hareket hızı.

İtici güç, herhangi bir mekanizma gibi enerjinin bir kısmını verimsiz bir şekilde harcayan çalışan bir vida tarafından yaratılır. Vidayı döndürmek için harcanan güç: Nз= M n, burada M, vidanın dönmesine karşı direnç momentidir; n vidanın dönüş hızıdır.

Yararlı gücün harcanan güce oranına vücut itme kompleksinin itme katsayısı denir:

h = RV/Mn

İtki katsayısı, belirli bir hızı korumak için geminin enerji ihtiyacını karakterize eder. Şaft hattında ve dişli kutusunda kayıplar olduğundan, geminin enerji santralinin gücü (etkin güç Ne), pervaneyi döndürmek için harcanan güçten daha büyük olmalıdır:

Ne = RV/ h hв hр,

burada hв, hр mil ve dişli kutusunun verim katsayılarıdır.

Düzgün doğrusal harekette pervanenin itme kuvveti direnç kuvvetine eşit olduğundan, tam strok modunda (Vo) pervanenin itme kuvvetini kabaca tahmin etmek için yukarıdaki formül kullanılabilir:

Re = Ne h hв hp / Vo,

itme katsayısının Lapp formülü ile belirlendiği yer:

burada L, dikler arasındaki geminin uzunluğudur:

n - pervane dönüş hızı, s -1.

Maksimum pervane itme kuvveti demirleme modunda gelişir - tam hız modundaki pervane itme kuvvetinden yaklaşık %10 daha fazla.

Pervanenin ters yönde çalışırkenki itme kuvveti, tam hız modundaki pervanenin itme kuvvetinin yaklaşık %70-80'idir.

Gemi hareketine karşı direnç

Gemi hareketine karşı direnç

Su, kap hareket ettiğinde iki tür dirence neden olan viskozite ve ağırlık özelliklerine sahiptir: viskoz ve dalga. Viskoz direncin iki bileşeni vardır: sürtünme ve şekil.
Sürtünme direnci, mahfazanın ıslak yüzeyinin alanına ve pürüzlülüğüne bağlıdır. Şekil direnci vücudun hatlarına bağlıdır. Dalga direnci, hareket eden bir geminin gövdesinin çevredeki su ile etkileşimi sırasında gemi dalgalarının oluşumu ile ilişkilidir.

Pratik problemleri çözmek için suyun kabın hareketine karşı direnci hızın karesiyle orantılı olarak alınır:

R = kV²,

burada k, geminin draftına ve teknenin kirlenme derecesine bağlı bir orantı katsayısıdır.

Önceki bölümde belirtildiği gibi tam hızda sürükleme kuvveti aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

Ro = Ne h hв hp / Vo.

Herhangi bir ilerleme hızı için ara direnç değerleri (R) belirlenir:

Kabın eylemsizliği ve bağlı su kütleleri

Kabın eylemsizliği ve bağlı su kütleleri

Ortamın direnç kuvvetlerinin geminin hareketine ve pervanenin itme kuvvetine eşitliği, geminin düzgün ileri hareketini belirler. Vidanın dönme hızını değiştirirken bu kuvvet eşitliği ihlal edilir.
İtki arttıkça geminin hızı artar, itme kuvveti azaldıkça ise azalır. Hızdaki değişiklik, geminin ataletinin üstesinden gelinene ve pervane itme ve direnç kuvvetleri yeniden eşitlenene kadar uzun bir süre boyunca meydana gelir. Ataletin ölçüsü kütledir. Ancak su ortamında hareket eden bir geminin eylemsizliği yalnızca geminin kütlesine bağlı değildir.

Geminin gövdesi, yanındaki su parçacıklarını harekete geçirerek ek enerji tüketir. Sonuç olarak, gemiye bir miktar hız kazandırmak için enerji santralinin daha uzun süre çalıştırılması gerekecektir.
Fren yaparken sadece geminin biriktirdiği kinetik enerjiyi değil aynı zamanda harekete katılan su parçacıklarının enerjisini de söndürmek gerekir. Su parçacıklarının gövdeyle olan bu etkileşimi, geminin kütlesindeki artışa benzer.
Nakliye gemileri için bu ilave kütle (eklenen su kütlesi), geminin uzunlamasına hareketi sırasında yer değiştirmenin %5 ila %10'u ve enine hareket sırasında yer değiştirmenin yaklaşık %80'i arasında değişir.

2. Hareket halindeyken gemiye etki eden kuvvetler ve momentler

2. Hareket halindeyken gemiye etki eden kuvvetler ve momentler

Bir geminin hareketi dikkate alınırken, geminin ağırlık merkeziyle ilişkili dikdörtgen XYZ koordinat sistemi kullanılır. Eksenlerin pozitif yönü: X - buruna; Y - sancak tarafına doğru; Z - aşağı.

Gemiye etki eden tüm kuvvetler üç gruba ayrılır: sürüş, harici ve reaktif.

İtici güçler şunları içerir: kontrol araçlarıyla oluşturulanlar: pervane itme kuvveti, yanal dümen kuvveti, aktif kontrol araçlarıyla oluşturulan kuvvetler.

Dış kuvvetler arasında rüzgar basıncı, deniz dalgaları, akıntılar.

Reaktif kuvvetler şunları içerir: Geminin tahrik ve dış kuvvetlerin etkisi altında hareketi sonucu ortaya çıkan. Bunlar bölünmüştür atalet- Kabın ve ona bağlı su kütlelerinin eylemsizliğinden kaynaklanan ve yalnızca ivmelerin varlığında meydana gelen. Atalet kuvvetlerinin etki yönü her zaman etki eden ivmenin tersidir.

Atalet dışı kuvvetler suyun viskozitesinden kaynaklanır ve hidrodinamik kuvvetlerdir.

Gemiye etki eden kuvvetleri analiz ederken, merkez hattı düzlemine (DP) göre simetrik profilli dikey bir kanat olarak kabul edilir.

Bir gemiye ilişkin olarak kanadın temel özellikleri aşağıdaki şekilde formüle edilmiştir:

gemi belirli bir saldırı açısında su veya hava akışında doğrusal olarak hareket ediyorsa, o zaman ek olarak sürükleme kuvvetleri Hareketin tersi yönünde, yaklaşan akışa dik yönde bir kaldırma kuvveti belirir. Sonuç olarak bu kuvvetlerin bileşkesi akışın yönü ile örtüşmemektedir. Ortaya çıkan kuvvetlerin büyüklüğü hücum açısı ve yaklaşan akış hızının karesi ile orantılıdır;

Bileşke kuvvetin uygulama noktası DP boyunca kanat alanının merkezinden akışa doğru kaydırılır. Bu yer değiştirmenin büyüklüğü ne kadar büyük olursa saldırı açısı da o kadar keskin olur. 90 dereceye yakın saldırı açılarında bileşke kuvvetin uygulama noktası şu noktaya denk gelir: yelkenin merkezi(geminin yüzeyi için) ve yanal direnç merkezi(su altı kısmı için);

gemi gövdesinin su altı kısmı ile ilgili olarak: hücum açısı sürüklenme açısıdır ve yüzey kısmı için - Görünen rüzgarın doruk açısı (KA);

yanal direncin merkezi genellikle şuraya denk gelir: geminin ağırlık merkezi, ve yelken merkezinin konumu üst yapıların konumuna bağlıdır.

Rüzgarın olmadığı ve dümenin düz konumda olduğu durumlarda, geminin hareketinin birinci diferansiyel denklemi şu şekilde temsil edilebilir:

Mx, eklenen su kütlesi dikkate alınarak kabın kütlesidir.

Düzgün hareket: ivme yoktur, bu nedenle eylemsizlik kuvveti Mx dV/dt=0. Gemiye eşit ve zıt iki kuvvet etki etmektedir: suya dayanıklılık ve pervane itme kuvveti.

Şu tarihte: pervane itme gücündeki değişiklik pervane itme kuvvetleri ile gemi hareket direncinin eşitliği ihlal edilmiştir; bu, atalet kuvvetlerinin ortaya çıkmasına neden olur, hızlanma ortaya çıkar ve gemi daha hızlı veya daha yavaş hareket etmeye başlar. Atalet kuvvetleri ivmeye karşı yönlendirilir, yani. Hızdaki değişiklikleri önleyin.

Artan çekiş gücüyle Gemiye etki eden 3 kuvvet vardır: pervane itme - ileri, direnç kuvveti- geri, eylemsizlik kuvveti geri döndü.

Çekiş kuvveti azaldığında:çekiş kuvveti - ileri; İle silt direnci- geri; Atalet kuvveti - ileri

Durdurma manevrası sırasında:İlesilt direnci- geri; eylemsizlik kuvveti - ileri;

Ters çevrildiğinde:

a) gemi durmadan önce: direnç kuvveti- geri; çekiş kuvveti - geri; Atalet kuvveti ileri doğrudur.

b) Durup geriye doğru hareket etmeye başladıktan sonra: direnç kuvveti- ileri; çekiş kuvveti - geri; Atalet kuvveti ileri doğrudur.

Not: ileri - geminin pruvasına doğru yön; geri - geminin kıç tarafına doğru yön.

Dönerken gemiye etki eden kuvvetler

Dönerken gemiye etki eden kuvvetler

Gemi, kaydırılan dümenin etkisi altında döner. Dümeni belli bir süre gemide tutarsanız gemi sirkülasyon adı verilen bir hareket yapacaktır. Bu durumda, geminin ağırlık merkezi, şekil olarak daireye benzer bir sirkülasyon eğrisini tanımlayacaktır.
Dolaşımın başlangıcı dümenin değişmeye başladığı an olarak kabul edilir. Dolaşım, doğrusal ve açısal hızlar, eğrilik yarıçapı ve sürüklenme açısı ile karakterize edilir.
Dolaşım süreci genellikle üç döneme ayrılır: manevra - dümenin kaydırıldığı süre boyunca devam eder; evrimsel - dümenin ters çevrildiği andan itibaren başlar ve dolaşım özellikleri kararlı durum değerlerine ulaştığında sona erer; sabit - ikinci periyodun sonunda başlar ve direksiyon simidi vites konumunda kaldığı sürece devam eder.

Geminin dümeni simetrik profilli dikey bir kanat olarak kabul edilir. Bu nedenle, kaydırıldığında bir kaldırma kuvveti ortaya çıkar - direksiyon simidinin yanal kuvveti Рр.

Geminin ağırlık merkezine Pru'ya eşit ve zıt yönlü P"ru ve P""ru iki kuvveti uygulayalım. Bu iki kuvvet karşılıklı olarak dengelenir, yani geminin gövdesini etkilemezler.

Daha sonra gemiye aşağıdaki kuvvetler ve momentler etki eder:

dümen sürükleme kuvveti Ррх - geminin hızını azaltır;

kuvvet momenti Rru R""ru - gemiyi kaydırılan dümene doğru döndürür;

P "ru kuvveti - ağırlık merkezini dönüşün tersi yönde hareket ettirir.

Dolaşımın evrimsel döneminde bir gemiye etki eden kuvvetler

Dolaşımın evrimsel döneminde bir gemiye etki eden kuvvetler

Pru P""ru kuvvet momentinin etkisi altında geminin dönüşü, bir sürüklenme açısının ortaya çıkmasına neden olur. Geminin gövdesi kanat gibi hareket etmeye başlar. Bir kaldırma kuvveti ortaya çıkıyor - bir hidrodinamik kuvvet R. Geminin CG'sine iki eşit Ry ve zıt yönlü R"y R""y kuvvetini uygulayalım.

Daha sonra manevra yapılabilir sirkülasyon modunda etki eden kuvvetlere ve momentlere ek olarak aşağıdakiler ortaya çıkar:

sürükleme kuvveti Rx - geminin hızını daha da azaltır;

kuvvet momenti Ry R"y - dönmeyi teşvik eder; dönmenin açısal hızı artar;

R""y kuvveti - R"ru kuvvetini telafi eder ve yörünge dönüş yönünde bükülür.

Sabit bir dolaşım periyodunda etki eden kuvvetler

Sabit bir dolaşım periyodunda etki eden kuvvetler

Gemi kavisli bir yol boyunca hareket etmeye başlar başlamaz, Rc merkezkaç kuvveti ortaya çıkar. Geminin uzunluğu boyunca her nokta, ortak merkez O'ya göre yörüngesini tanımlar.
Bu durumda her noktanın kendi sürüklenme açısı vardır ve kıç tarafına doğru ilerledikçe değerleri artar. Kanadın özelliklerine uygun olarak hidrodinamik kuvvet R'nin uygulama noktası, geminin ağırlık merkezinin ötesine kaydırılır.

Sonuç olarak:

Rtskh'i zorla - geminin hızını azaltır;

Rtsu kuvveti - dolaşım yarıçapındaki değişiklikleri önler;

Ru hidrodinamik kuvvetinin yarattığı moment, açısal dönüş hızının artmasını engeller;

tüm dolaşım parametreleri sabit değerlerine yönelir.

Geometrik olarak dolaşım yörüngesi şu şekilde karakterize edilir:

IMO kararı A.751 (18) “Gemilerin manevra kabiliyetine ilişkin ara standartlar” yeni inşa edilen gemiler için aşağıdaki değerleri önermiştir:

1) doğrudan yer değiştirme (ileri) - en fazla 4,5 gemi uzunluğu;

2) taktik çap – en fazla 5 gemi uzunluğu.

Geriye doğru hareket ederken geminin kontrol edilebilirliği

Geriye doğru hareket ederken geminin kontrol edilebilirliği

Bir tekne, dümen pozisyonundayken ters yönde hareket ettiğinde, tekneye aşağıdaki kuvvetler ve momentler etki eder (şekle bakın):

direksiyon simidinin yanal kuvveti Rru;

Rru ve Rru kuvvetlerinin momenti, gemiyi kaydırılan dümenin tersi yönde döndürür;

hidrodinamik kuvvet Rу, dönüşü önleyen bir an oluşturur;

Suyun dümene eğik olarak atılması, dümenin etkin açısını sürüklenme açısına eşit miktarda azaltır ve dolayısıyla dümenin yanal kuvvetinin değeri azalır.

Yukarıdaki faktörler, geminin geriye doğru, ileriye kıyasla daha kötü kontrol edilebilirliğini belirler.

Rüzgâr eylemiyle ilişkili kuvvetler ve momentler

Rüzgâr eylemiyle ilişkili kuvvetler ve momentler

Rüzgar kuvvetleri ve momentleri dikkate alınırken görünür rüzgar hızı kullanılır.

Kanadın özelliğine uygun olarak rüzgara maruz kaldığında A aerodinamik kuvveti ortaya çıkar.

Aerodinamik kuvveti boyuna ve enine bileşenlere ayırıp eşit ve zıt yönlü iki kuvvet Ay ve A'y'yi CG'ye uygulayarak şunu elde ederiz:

güç Ah - geminin hızını artırır;

Ау ve А "у kuvvetlerinin momenti - gemiyi sağ tarafa çevirir;

A""y kuvveti - yanal harekete neden olur, bu da bir sürüklenme açısının ve bir hidrodinamik kuvvetin (R) ortaya çıkmasına neden olur;

hidrodinamik kuvvetin uzunlamasına bileşeni Rx - geminin hızını azaltır;

Ау ve А"у kuvvetlerinin momentiyle aynı yönde hareket eden Ry R""y kuvvetlerinin momenti, gemiyi daha da fazla döndürür;

R'y kuvveti, A'y kuvvetinin hareketine zıt yanal harekete neden olur.

Gemiyi rotasında tutmak için, aero- ve hidrodinamik kuvvetlerin momentlerini telafi eden Pru dümeninin yanal kuvvet momentini oluşturmak için dümeni belirli bir açıya kaydırmak gerekir.

Çalışan bir pervane, kesintisiz suya göre gemi hızı V ile öteleme hareketini ve w = 2p n açısal hızıyla dönme hareketini eş zamanlı olarak gerçekleştirir. Her pervane kanadı ayrı bir kanat olarak ele alınır.

Pervane üzerine su akışı sağlandığında, her bir kanat üzerinde akış hızının karesi ve hücum açısıyla orantılı bir kuvvet oluşturulur. Bu kuvveti birbirine dik iki yönde genişleterek şunu elde ederiz: pervanenin dönme ekseni boyunca yönlendirilen itme kuvveti ve pervane kanadı üzerindeki noktalar tarafından tanımlanan daireye teğet olarak pervane diski düzleminde etki eden sürükleme kuvveti. rotasyonu sırasında.

Çalışan pervane gemi gövdesinin arkasında yer aldığından, hareket ettiğinde su akışı pervane kanatlarına eşit olmayan hızlarda ve farklı açılarda akar. Sonuç olarak, her kanat için itme ve sürükleme kuvvetlerinde eşitsizlik vardır ve bu da pervane itme kuvvetine ek olarak tek rotorlu bir geminin kontrol edilebilirliğini etkileyen yanal kuvvetlerin ortaya çıkmasına neden olur.

Yanal kuvvetlerin ortaya çıkmasının ana nedenleri şunlardır:

hareket ettikçe gövde tarafından taşınan bir su akışı;

suyun çalışan bir pervaneye reaksiyonu;

Çalışan bir pervaneden gelen su jetinin geminin dümenine veya gövdesine eşit olmayan şekilde yansıtılması.

Bu nedenlerin sabit hatveli pervanelerin (FSP) ve sağa dönüşlü ayarlanabilir hatveli pervanelerin (CVP) çalışması üzerindeki etkisini ele alalım.

İlgili akışın etkisi

Pervanenin üst kısmında, gövde hatlarının şekli nedeniyle ilgili su akışının hızı alt kısmına göre daha büyük olacaktır, bu da su akışının üst kanat üzerindeki hücum açısında bir artışa yol açacaktır. . Bu, pervanenin dönme ekseninden r yarıçapına yerleştirilmiş bir kanat elemanının hareketi dikkate alınarak gösterilebilir.

Pervane çalıştığında, kanat elemanı 2prqn'ye eşit doğrusal hızla dönme hareketine ve V hızıyla öteleme hareketine katılır.

Pervane kanadının bir bölümünün gerçek ileri hareket hızı, ilgili akış hızının DV değeri kadar azaltılır. Sonuç olarak, saldırı açısı bir değere yükselir ve bu da dРх ve dРу kuvvetlerinde bir artışa yol açar.
dРх ve dРу'yi kanadın uzunluğu boyunca entegre ederek, pervane kanadının üst konumda oluşturduğu itme kuvvetleri (P1) ve sürükleme kuvvetlerinin (Q1) değerlerini elde ederiz. Bu kuvvetler bıçağın alt konumda yarattığı P3 ve Q3 kuvvetlerinden daha büyük olacaktır. Q1 ve Q3 kuvvetlerinin eşitsizliği, geminin kıç tarafını daha büyük kuvvet yönünde sola döndürme eğiliminde olan DQ = Q1 - Q3 yanal kuvvetinin ortaya çıkmasına neden olur.

Suyun pervaneye reaksiyonu

Suyun pervaneye reaksiyonu

Pervanenin çalışması su yüzeyinin yakınlığından etkilenir. Bunun sonucunda pervane diskinin üst yarısındaki kanatlara hava sızar. Bu durumda üst bıçaklar alt bıçaklara göre daha az su reaksiyon kuvvetine maruz kalır. Sonuç olarak, her zaman pervanenin dönme yönüne - söz konusu durumda sağa - yönlendirilen suyun yanal bir reaksiyon kuvveti ortaya çıkar.

Pervane döndüğünde, farklı saldırı açılarında alt ve üst kısımlarındaki dümen bıçağının üzerine dönen bir su akışı akar. Alt kısımda saldırı gücü üst kısma göre daha azdır.

Sonuç olarak, kıç tarafını sağa döndürme eğiliminde olan yanal bir kuvvet ortaya çıkar.

Genel vida etkisi: sabit hatveli pervane ve pervaneli pervaneye sahip çoğu gemi için veya karşılıklı olarak.

Bu durumda ilgili akış korunur. Ancak yukarıda tartışılan durumun aksine, ilgili akış hücum açısını azaltır.

Sonuç olarak, her kanat elemanı üzerindeki sürükleme kuvveti dPy azalır. Üst konumda bu azalma alt konuma göre daha belirgindir çünkü alt kısımda geçen akışın hızı daha azdır. Bu nedenle sabit pervane için kanatların ortaya çıkan sürükleme kuvveti sola doğru yönlendirilecektir.

Gemilerin büyük çoğunluğunda sol dönüşlü pervane pervaneleri bulunmaktadır. Döner bir pervane için, çalışma modu ileriden geriye doğru değiştirildiğinde, dönüş yönü korunur, yalnızca pervane hatvesi değişir: sol hatveli pervane, sağ hatveli pervaneye dönüşür. Sonuç olarak, kanatların ve ayrıca sağ adımlı pervanelere sahip gemilerin ortaya çıkan sürükleme kuvveti sola doğru yönlendirilecektir.

Suyun pervaneye reaksiyonu

Yukarıda bahsedildiği gibi suyun pervane üzerindeki reaksiyonunun yanal kuvveti her zaman pervanenin dönme yönüne yöneliktir: hem sabit pervane hem de döner pervane için sola doğru.

Pervane jeti geminin kıç tarafına saldırıyor.

Sonuç olarak, artan hidrodinamik basınç oluşturulur ve besleme, hem sabit pervane hem de CV pervanesi için sola doğru kayar.

Genel vida etkisi: kıç sola gider.

Gemi geriye doğru hareket eder, pervane ise geriye doğru döner.

Gemi geriye doğru hareket etmeye başladığında geçen akış kaybolur.

Suyun pervaneye reaksiyonu: Sola.

: Sola.

Genel vida etkisi: kıç sola gider.

4. Pervanelerin çok rotorlu bir geminin kontrol edilebilirliği üzerindeki etkisi

4. Pervanelerin çok rotorlu bir geminin kontrol edilebilirliği üzerindeki etkisi

Modern yolcu gemilerinin, buz kırıcıların ve büyük tonajlı yüksek hızlı gemilerin çoğu, iki veya üç şaftlı enerji santralleriyle donatılmıştır. Çok rotorlu gemilerin tek rotorlu gemilere göre temel özelliği daha iyi kontrol edilebilir olmalarıdır.
Çift vidalı gemilerin pervaneleri ve üç vidalı geminin yan pervaneleri, merkez hattı düzlemine göre simetrik olarak yerleştirilmiştir ve genellikle yan tarafla aynı olmak üzere ters dönüş yönüne sahiptir. Çift rotorlu gemi örneğini kullanarak çok rotorlu gemilerin kontrol edilebilirliğini ele alalım.

Pervaneler aynı anda ileri veya geri hareket ettiğinde, pervanelerin dönüş yönü ters olduğundan, ilgili akışın neden olduğu yanal kuvvetler, suyun pervane üzerindeki reaksiyonu ve pervanelerden dümen veya gövde üzerine atılan jet karşılıklı olarak telafi edilir. . Bu nedenle, tek rotorlu bir gemide olduğu gibi kıç tarafının şu veya bu yöne eğilme eğilimi yoktur.

Bir vida ileri gidiyor, diğeri duruyor.

İyi bilinen tekniği kullanarak, CG'ye, pervanenin Rl itme kuvvetine eşit iki kuvvet (sol taraftaki pervanenin çalıştığı şekilde) ve zıt yönlü kuvvetler uygulayın, şunu elde ederiz:

P""l kuvveti geminin ilerlemesine neden olur;

R1 ve R"1 kuvvetlerinin momenti kıç tarafını çalışan pervaneye doğru döndürür;

Hidrodinamikten, çalışan bir pervanenin kıç konturları etrafından akan su akışını hızlandırdığı ve çalışan pervanenin yanındaki hidrodinamik basıncın düştüğü bilinmektedir. Basınç farkından dolayı bir Pd kuvveti üretilir. İki eşit Rd ve zıt yönlü P"d ve P""d kuvvetlerini geminin ağırlık merkezine uygulayarak şunu elde ederiz: - Rd ve P""d kuvvetlerinin momenti kıç tarafını çalışan pervaneye doğru döndürür; P" kuvveti d-geminin merkez merkezini çalışan pervaneye doğru kaydırır.

Dolayısıyla çift pervaneli bir geminin dikkate alınan hareketi, dümen kaydırılmış tek pervaneli bir geminin hareketine yaklaşık olarak benzerdir.

Vidalardan biri geriye doğru çalışır, diğeri durur.

Önceki bölüme benzer bir duruş ve mantık yürüttükten sonra, geminin kıç tarafının geriye doğru çalışan pervanenin tersi yönde eğildiği yönünde genel bir sonuca varabiliriz. Söz konusu durumda Rd kuvvetinin, geriye doğru çalışan pervaneden gelen jetin gövdenin arka kısmına fırlatılması nedeniyle oluşturulduğuna dikkat edilmelidir.

Pervaneler birbirine karşı çalışırken gemiyi olduğu yerde döndürmek

Pervaneler birbirine karşı çalışırken gemiyi olduğu yerde döndürmek

Çift pervaneli bir gemi, pervaneler zıt yönlerde çalıştığında (bir pervane ileri, diğeri ters yönde çalıştığında) neredeyse olduğu yerde dönebilir. Dönme hızı, vidaların itme kuvvetleri aynı büyüklükte olacak şekilde seçilir.
İleriye doğru koşan makineye, geriye doğru koşan makineye göre bir adım daha az hız verildiğinde yaklaşık kuvvet eşitliği elde edilir. Örneğin: küçük ileri vuruş - orta geri vuruş.
Dönme momenti, yalnızca pervanelerin DP'nin karşıt taraflarındaki konumu nedeniyle değil, aynı zamanda pervanelerden gelen zıt yönlü jetlerin yarattığı kıç saçak kenarlarındaki su basıncı farkından da kaynaklanmaktadır.

Çift vidalı gemilerin dezavantajları arasında DP'de bulunan dümenin verimliliğinin azalması yer alır. Bu nedenle, düşük hızlarda, vites değiştirildiğinde direksiyon simidi üzerinde oluşan kuvvetin büyük kısmı, pervane tarafından direksiyon simidine atılan su jeti ile oluşturulduğunda, ana kontrol yöntemi, makinelerin manevrasını yapmaktır.

Üç vidalı gemiler tek ve çift pervaneli gemilerin olumlu manevra özelliklerini bir araya getirir ve düşük hızlar da dahil olmak üzere daha yüksek manevra kabiliyetine sahiptir. Orta pervane, ileri harekette üzerine atılan pervane jeti nedeniyle dümenin verimliliğini arttırır. Geri yönde ise orta pervane ileri hareketi sağlar, dönüşler ise yan pervanelerin çalışmasıyla gerçekleştirilir.

5. Geminin kontrol edilebilirliğini etkileyen ana faktörler

5. Geminin kontrol edilebilirliğini etkileyen ana faktörler

Tasarım faktörleri.

Geminin uzunluğunun genişliğine oranı ( 1 POUND = 0.45 KG). Bu oran ne kadar büyük olursa, geminin manevra kabiliyeti o kadar kötü olur; bu, geminin yanal hareketine karşı direnç kuvvetlerinde göreceli bir artışla ilişkilidir. Bu nedenle geniş ve kısa gemiler, uzun ve dar gemilere göre daha iyi manevra kabiliyetine sahiptir.

Genel bütünlük katsayısı (D). d katsayısı arttıkça çeviklik artar; Geminin hatları ne kadar dolgun olursa çevikliği de o kadar iyi olur.

Direksiyon simidinin tasarımı ve konumu. Dümen tasarımının (alanı ve göreceli uzaması), geminin manevra kabiliyetini iyileştirmede çok az etkisi vardır. Konumu çok daha büyük bir etkiye sahiptir. Dümen bir vida akışında bulunuyorsa, vida akışının neden olduğu ilave akış hızı nedeniyle dümen üzerine akan suyun hızı artar ve bu da çeviklikte önemli bir iyileşme sağlar.

Çift pervaneli gemilerde DP'de bulunan dümenin verimliliği nispeten düşüktür. Bu tür gemilerde her pervanenin arkasına iki dümen kanadı takılıysa çeviklik keskin bir şekilde artar.

Gemi hızı

Dolaşımın şekli ve ana geometrik özellikleri (uzatma, ileri yer değiştirme, ters yer değiştirme) geminin başlangıç ​​hızına bağlıdır. Ancak aynı dümen açısında oluşturulan dolaşımın çapı sabit kalır ve başlangıç ​​hızına bağlı değildir.

Rüzgarlı koşullarda kontrol edilebilirlik önemli ölçüde geminin hızına bağlıdır: hız ne kadar düşükse rüzgarın kontrol edilebilirlik üzerindeki etkisi o kadar büyük olur.

Gemi iniş unsurları

Kırp. Kıç triminin arttırılması, yanal direnç merkezinin orta bölümden kıç tarafına doğru kaymasına neden olur, dolayısıyla geminin rota stabilitesi artar ve çevikliği bozulur.
Öte yandan, pruva trimi rota stabilitesini keskin bir şekilde kötüleştirir - gemi yalpalamaya başlar ve bu da sıkışık koşullarda manevra yapmayı zorlaştırır. Bu nedenle yolculuk sırasında geminin kıç tarafı hafif trimli olacak şekilde yüklemeye çalışırlar.

Banka. Geminin sallanması, gövde etrafındaki akışın simetrisini bozar. Topuklu taraftaki çenenin batık yüzeyinin alanı, yükseltilmiş taraftaki çenenin karşılık gelen alanından daha büyük olur.

Sonuç olarak, gemi yalpalamanın tersi yönde kaçma eğilimi gösterir; en az direnç yönüne doğru.

Taslak. Taslaktaki bir değişiklik, gövdenin batık kısmının ve rüzgar alanının yanal direnç alanında bir değişikliğe yol açar. Sonuç olarak, draftın artmasıyla geminin rota stabilitesi iyileşir ve çevikliği kötüleşir, draftın azalmasıyla ise bunun tersi doğrudur.
Ek olarak, drafttaki bir azalma yelken alanında bir artışa neden olur ve bu da rüzgarın geminin kontrol edilebilirliği üzerindeki etkisinde göreceli bir artışa yol açar.

Şu anda kabul edilen sınıflandırmaya göre bir gemiye etki eden tüm kuvvetler üç gruba ayrılır: sürüş, dış ve reaktif.

İtici güçler, tekneye gerekli doğrusal ve açısal hareketi sağlamak için kontroller tarafından oluşturulan kuvvetleri içerir. Bu kuvvetler arasında pervane itme kuvveti, dümenin yanal kuvveti, kundağı motorlu topların yarattığı kuvvetler vb. yer alır.

Dış kuvvetler rüzgar basıncını, deniz dalgalarını ve akıntıları içerir. Dış enerji kaynaklarından kaynaklanan bu kuvvetler çoğu durumda manevrayı engeller.

Reaktif kuvvetler, geminin tahrik ve dış kuvvetlerin etkisi altındaki hareketinden kaynaklanan kuvvetleri ve momentleri içerir. Tepki kuvvetleri doğrusal ve açısal hızlara bağlıdır.

Doğaları gereği, reaktif kuvvetler ve momentler ataletsel ve ataletsiz olarak ikiye ayrılır.

Atalet kuvvetleri ve momentleri, kabın ve ona bağlı sıvı kütlelerinin ataletinden kaynaklanır. Bu kuvvetler yalnızca doğrusal, açısal, merkezcil ivmelerin varlığında ortaya çıkar.

Atalet kuvveti her zaman ivmenin tersi yönde yönlendirilir. Geminin düzgün doğrusal hareketi ile atalet kuvvetleri ortaya çıkmaz.

Atalet dışı kuvvetler ve momentleri deniz suyunun viskozitesinden kaynaklanır, dolayısıyla hidrodinamik kuvvetler ve momentlerdir. Kontrol edilebilirlik problemleri göz önünde bulundurulduğunda, daha önce de belirtildiği gibi, genellikle başlangıç ​​noktası c olan gemiyle ilişkili hareketli bir koordinat sistemi kullanılır. t.(tG) Eksenlerin pozitif yönü: X- burnun içine; Y- sancak tarafına doğru; Z - aşağı. Pozitif açı okuması saat yönünde alınır ancak vites değiştirme açısı, sürüklenme açısı ve yön rüzgar açısı ile ilgili çekinceler vardır.

Dümen kaymasının pozitif yönü, saat yönünde sirkülasyona neden olan bir kayma olarak alınır, yani sancak tarafına kayma (dümen kanadı saat yönünün tersine döner).

Pozitif bir sürüklenme açısı, su akışının iskele tarafından geldiği ve dolayısıyla tekne üzerinde pozitif bir enine hidrodinamik kuvvet oluşturduğu açı olarak alınır. Bu sürüklenme açısı geminin sağ dolaşımında meydana gelir.

Gemi hareketinin genel durumu, üç diferansiyel hareket denklemi sistemi ile tanımlanır: iki kuvvet denklemi - boyuna doğrultuda X ve enine e düşey eksen etrafındaki momentlerin eksenleri ve denklemleri Z.

Bu sistem biraz basitleştirilmiş bir versiyonda şöyle görünür:

burada m geminin kütlesidir

λ 11 – X ekseni boyunca hareket ederken eklenen kütleler;

λ 22 - Y ekseni boyunca hareket ederken eklenen kütleler;

VX – geminin hızının X eksenine yansıması;

V Y - geminin hızının Y eksenine yansıması;

ω - geminin açısal hızı;

J, kabın Z eksenine göre atalet momentidir;

RX – gövde üzerindeki uzunlamasına hidrodinamik kuvvet;

RY – vücut üzerindeki enine hidrodinamik kuvvet;

P E – vida durdurucunun faydalı kuvveti;

P PX – direksiyon simidindeki uzunlamasına su basıncı kuvveti;

P PY – direksiyon simidinin yanal kuvveti;

A X – boyuna aerodinamik kuvvet;

A Y – enine aerodinamik kuvvet;

MR – vücut üzerindeki hidrodinamik kuvvetin momenti;

M A – aerodinamik kuvvetin momenti;

M P – direksiyon simidinin yanal kuvvet momenti.

Sistemin ilk denklemi, hızlanma ve frenleme sırasında geminin "X" ekseni boyunca hareketini karakterize eder, dolayısıyla çözümü, geminin ataletsel frenleme özelliklerinin değerlendirilmesine olanak tanır. İkinci denklem, geminin yanal yer değiştirme modellerini açıklar. Açısal hareketi karakterize eden üçüncü denklem, gemilerin kontrol edilebilirliğini değerlendirmek için kullanılır. Bu sistemden, geminin düzgün ve doğrusal hareketi ile denklemlerin sol taraflarının sıfıra eşit olacağı ve enine hareket olmayacağı açıktır. Buna dayanarak denklem sistemi şu şekli alacaktır:

P e = R X + A X + P P X

G

P PX P e A X R X

Şekil 5.5. Doğrusal hareket sırasında bir gemiye etki eden kuvvetler.

5.4 Pervanenin çalışmasından kaynaklanan kuvvetler.

Gövde - pervane - dümen sisteminin hidromekanik etkileşimi çok karmaşıktır. Geminin gövdesinin yakınında çalışan bir tahrik cihazı, hız alanını önemli ölçüde değiştirir, bu da gövdeye etki eden hidrodinamik kuvvetlerde bir değişikliğe yol açar. Buna karşılık, pervane üzerine akan suyun akışı, hareket eden geminin gövdesinden gelen rahatsızlıklara maruz kalır. Pervanenin arkasında bulunan direksiyon simidi üzerinde de önemli bir etkisi vardır. Sistemin etkileşimi sonucunda gövde - pervane - dümen oluşur. Geminin manevralarını kontrol ederken sürekli olarak dikkate alınması ve rasyonel olarak kullanılması gereken bir dizi yanal kuvvet ortaya çıkar.

Geçen akışın kuvveti.

Suda hareket eden bir gövde, teknenin hareket ettiği yöne doğru bir geçiş akışına neden olur. Görünüşünün nedenleri, suyun sınır katmanlarının geminin gövdesi üzerindeki sürtünmesi ve su kütlelerinin, gövdenin yer değiştirdiği hacmi doldurma arzusudur. Pervane konumunda geçen akışın hızı arasında Başkan YardımcısıVe gemi hızı V bir ilişki var Başkan Yardımcısı= V (1-ω), burada ω ilgili akış katsayısıdır. Farklı damarlar için değerleri 0,10 ila 1,00 arasında değişebilir. Böylece mahfazanın pervane üzerindeki etkisi, pervane etrafındaki akış hızının azalmasına neden olacak şekilde azaltılır.

Şekil 5.6. Eşlik eden akışın kuvveti

Pervane diskinin üst yarısında ilgili akışın hızının alt yarıya göre daha yüksek olduğu deneysel olarak tespit edilmiştir. Pervane diskinden devir başına geçen akışın hız alanının eşitsizliği, hücum açısında ve buna bağlı olarak üst ve alt konumlardan geçen kanatlar üzerindeki itme kuvvetleri ve momentte bir değişikliğe neden olur. Böylece, üst konumdaki bir bıçak, alt konumdaki bir bıçağa göre daha büyük bir hücum açısına ve buna bağlı olarak dönmeye karşı daha büyük bir dirence sahip olacaktır. Sonuç olarak, sabit bir ileri hızda (pervanenin sağa dönmesi) geminin kıç tarafını eğecek yanal bir kuvvet ortaya çıkar. Sola.

İlgili akışın kuvveti b Geminin kıç tarafının pervanenin dönüş yönünün tersi yönde eğilmesine neden olarak ileri sabit bir hızda kendini büyük ölçüde gösterir.

Tepkinin gücü.

Üst konumdan geçen pervane kanatları, alt konumdan geçen kanatlara göre su yüzeyine çok daha yakındır. Sonuç olarak, suyun üst katmanlarına hava emilir. , bıçağın güç özelliklerini (itme ve moment) önemli ölçüde değiştirir.

Su yüzeyine yakınlığın etkisi, pervane sığ bir şekilde derinleştirildiğinde (balastla hareket eden nakliye gemilerinde, üst konumdaki kanat genellikle sudan çıkar), kararsız hareket sırasında (durmadan başlayarak), en belirgindir. ve geri vites sırasında. Üst ve alt kanatlardaki itme ve moment farkı, yanal reaksiyon kuvvetinin oluşmasına yol açar D. Sabit hızda ve artan vida derinliğiyle reaksiyon kuvvetinin etkisi keskin bir şekilde azalır.

Şekil 5.6. Tepki kuvvetinin etkisi D.

1. sektörde, 1. pozisyondan 2. pozisyona hareket eden bıçak, tepki kuvveti önce sağdan sola (kuvvet D 1 ve ardından aşağıdan yukarıya (kuvvet D 2) yönlendirilecek olan su direnciyle karşılaşır; ikincisi geminin çapsal düzlemini etkilemez, ancak kıçta titreşim verir

2. sektörde, 2. pozisyondan 3. pozisyona hareket eden bıçak, reaksiyon kuvveti önce aşağıdan yukarıya doğru yönlendirilen suyun direnciyle karşılaşır (kuvvet D 2), ardından bıçak, reaksiyon kuvvetini yener. yeterince yoğun su katmanları (kuvvet D3), soldan sağa doğru yönlendirilir ve kuvvetten çok daha büyüktür D 1 . Sonuç olarak, geminin kıç tarafı sağa, pruvası sola sapacaktır.

, Reaksiyon kuvveti başlangıçta soldan sağa yönlendirilecek olan suyun direncini karşılar (kuvvet D 3) ve ardından bıçak reaksiyon kuvvetini yener D 4 , yukarıdan aşağıya doğru yönlendirilir. Bu kuvvet geminin merkez düzlemini etkilemez ancak kıç tarafına titreşim verir.

konum 1'e kadar, reaksiyon kuvveti başlangıçta yukarıdan aşağıya doğru yönlendirilen suyun direncini karşılar (kuvvet D 4 ), ve daha sonra bıçak, daha az yoğun su katmanlarının (kuvvet D 1), sağdan sola yönlendirilen, D3 kuvvetinden önemli ölçüde daha az olan reaksiyon kuvvetinin üstesinden gelecektir. Sonuç olarak, geminin kıç tarafı sağa, pruvası sola sapacaktır.

Tepki gücü D Kararsız hareket sırasında en büyük ölçüde kendini gösterir ve kıç tarafının pervanenin dönme yönünde eğilmesine neden olur.

Fırlatılan jetin kuvveti.

Pervane döndükçe, kanatlara bitişik olan su kütlelerini döndürerek uzaklaştırır ve güçlü bir spiral akış oluşturur. Gemi ileri doğru hareket ettiğinde bu akış pervanenin arkasında bulunan dümene etki eder. . Geriye doğru hareket ederken akış, geminin kıç saçaklarını etkiler. Vida tarafından üretilen spiral akış, eksenel (eksenel) ve teğetsel (teğetsel) bileşenlerle temsil edilebilir. Pervanenin arkasında bulunan dümene etki eden eksenel bileşen, verimliliğini önemli ölçüde artırır ve herhangi bir yanal kuvvete neden olmaz. Gemi ters yönde hareket ettiğinde, kıç tarafının simetrik konturlarına etki eden eksenel bileşen de herhangi bir yanal kuvvete neden olmaz.

İleriye doğru hareketteki teğetsel bileşen, sol üst ve sağ alt yarılardaki dümen kanadını etkiler.

Geçen akışın gemi su çekimi boyunca dağılımının asimetrisi ve bunun sonucunda dümen üzerine akan akışın çevresel hızları nedeniyle, teğetsel bileşenin dümenin sağ alt yarısı üzerindeki etkisi, sol üst yarıda. Sonuç olarak, öngörülen jet C'nin yanal kuvveti ortaya çıkar.

Şekil 5.7. C kuvvetinin etkisi

1. sektörde, 1. pozisyondan 2. pozisyona hareket eden bıçak, su katmanlarını tekneden uzağa fırlatır ve herhangi bir jet itme kuvveti oluşmaz.

2. sektörde, 2. pozisyondan 3. pozisyona hareket eden kanat, su yoğunluğunun çok daha fazla olduğu dümenin alt yüzeyine su katmanları atar.Dümenin sola doğru sapma eğilimi olması gerekir, ancak geminin orta düzlemine monte edilir, fırlatılan jetin kuvveti geminin tüm kıç tarafına doğru akar ve geminin kıçını sola doğru hareket ettirir ve dolayısıyla pruva sağa gider. Bu kuvveti şu şekilde gösterelim: İLE 1 .

3. sektörde bıçak 3. konumdan 4. konuma hareket eder , su katmanlarını gemiden uzağa fırlatacak, dolayısıyla jet itme kuvveti olmayacak.

4. sektörde bıçak 4. pozisyondan hareket ediyor 1. konumda, yine su katmanlarını, ancak 2. sektörün diğer tarafından ve direksiyon simidinin üst kısmına fırlatır. Bu jet fırlatma kuvvetini gösterelim İLE 2 . Bu kuvvetin etkisi jet fırlatma kuvvetinin etkisinden daha az olacaktır. İLE 1 2. sektörde suyun yoğunluğunun düşük olması nedeniyle. Bu, şu sonuca varır: Dümen üzerinde hareket eden, sabit bir ileri hızda sağa dönen pervane, geminin kıçını sola ve pruvasını sağa saptırır.

§ 24. Yüzen bir geminin gövdesine etki eden kuvvetler

Su üzerinde yüzen bir geminin gövdesi sürekli ve geçici kuvvetlere maruz kalır. Sabitler, geminin ağırlığı ve gövdenin su altındaki kısmındaki su basıncı gibi statik kuvvetleri içerir. Geçici kuvvetler, gemi dalgalı bir su yüzeyinde sallandığında ortaya çıkan kuvvetleri içerir: gemi kütlelerinin atalet kuvvetleri ve suyun direnç kuvvetleri.

Sakin suda yüzen bir gemiye etki eden kuvvetler, bileşkelerinin eşitliğine rağmen, teknenin uzunluğu boyunca eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır. Destekleyici kuvvetler, bilindiği gibi, suya batırılmış gövdenin hacmine göre uzunluk boyunca dağıtılır ve çerçeveler boyunca formasyonun şekli ile karakterize edilir. Ağırlık kuvvetleri, perdeler, üst yapılar, direkler, mekanizmalar, tesisler, yükler vb. gibi elemanlarının konumuna bağlı olarak gövdenin uzunluğu boyunca dağıtılır. Aslında, gövdenin uzunluğu boyunca bir bölümde olduğu ortaya çıkıyor. gövde ağırlık kuvvetleri destek kuvvetlerine üstün gelir ve tam tersi.

Pirinç. 39. Üzerine etki eden kuvvetlerin eşit olmayan dağılımı nedeniyle gemi gövdesinin bükülmesi. 1 - ağırlık kuvveti eğrisi; 2 - destek kuvvetlerinin eğrisi.

Ağırlık ve destek kuvvetlerinin vücut uzunluğu boyunca orantısız dağılımı, genel burkulma gemi gövdesi (Şek. 39).

Bir gemi pürüzlü bir yüzeyde seyrederken, destek kuvvetleri, geminin uzunluğunun ayrı bölümlerinde büyüklüklerini sürekli değiştirerek gövdesine etki eder. Bu kuvvetler, geminin uzunluğu geminin uzunluğuna eşit olan dalga yönüne dik bir rota üzerinde hareket ettiğinde maksimum değerlerine ulaşır. Dalganın tepesi orta bölümün yakınından geçtiğinde, gövdenin orta kısmında aşırı destek kuvvetleri oluşur, uçlarda ise eksik olur. Bu durumda destek kuvvetlerinin eşit olmayan dağılımı kasa virajı(Şekil 40, a). Kısa bir süre sonra gemi dalganın dibine doğru hareket ederken aşırı destek kuvvetleri uç noktalara doğru hareket eder ve bu da dalganın uç noktalarına doğru hareket etmesine neden olur. gövde sapması(Şekil 40, b).

Geminin dalgalar halinde meydana gelen sallanması nedeniyle atalet kuvvetleri gövdeye etki ederek ona ek bir etki uygular ve yaklaşan büyük bir dalgaya karşı yüksek hızda seyrederken pruvanın alt kısmı suya çarptığında ( çarpma fenomeni), ek şok veya dinamik yükler ortaya çıkar.

GEMİN ATALET-FREN ÖZELLİKLERİ

Gemiye etki eden kuvvetler ve momentler.

Gemi hareketi denklem sistemi

Yatay düzlem.

Geminin manevra özellikleri.

Bilgilerin içeriğine ilişkin gereksinimler

Geminin manevra özellikleri.

Atalet frenleri hakkında genel bilgi

Gemi özellikleri.

7. Çeşitli türleri tersine çevirmenin özellikleri

Gemi sevk sistemleri.

Gemi freni.

Bir kontrol nesnesi olarak gemi.

Bir nakliye deniz gemisi, hidrodinamik ve aerodinamik etkiler yaşarken iki ortamın sınırında hareket eder: su ve hava.

Belirtilen hareket parametrelerine ulaşmak için kabın kontrol edilmesi gerekir. Bu manada gemi kontrollü bir sistemdir. Her biri Kontrollü bir sistem üç bölümden oluşur: bir kontrol nesnesi, bir kontrol cihazı ve bir kontrol cihazı (makine veya insan)

Kontrol – Bu, yönetim görevine karşılık gelen belirli bir hedefe ulaşılmasını sağlayan sürecin böyle bir organizasyonudur.

Bir gemi açık denizde seyrederken, yönetim görevi düz bir yörünge boyunca bir noktadan diğerine geçişini sağlamak, belirli bir rotayı sürdürmek ve gözlemleri aldıktan sonra periyodik olarak ayarlamak. Bu durumda başlık kontrollü bir koordinattır, ve sabit değerini koruma süreci yönetim amacı.

Bir dizi koordinatın anlık değeri, geminin belirli bir andaki durumunu belirler. Bu koordinatlar: rota, hız, sürüklenme açısı, genel rotaya göre yanal yer değiştirme ve vesaire. Bunlar çıkış koordinatları. Buna karşılık, koordinatlar Kontrollü hareketin nedenlerine girdi denir . Bu dümen açısı ve pervane hızı . Giriş koordinatlarının değerlerini seçerken, kontrol cihazı (otopilot, navigatör) çıkış koordinatlarının değerlerine göre yönlendirilir. Sonuç ve neden arasındaki bu ilişkiye geri bildirim denir.

Söz konusu kontrollü sistem kapalıdır çünkü bir kontrol cihazını (navigatör) çalıştırır. Kontrol cihazı çalışmayı durdurursa, sistem açık döngü haline gelir ve kontrol nesnesinin (gemi) davranışı, kontrollerin sabit olduğu duruma (dümen açısı, frekans ve pervanenin dönüş yönü) göre belirlenecektir.

"Gemi Kontrolü" disiplininde, hareketi engellerin yakınında meydana gelen bir gemiyi kontrol etme görevleri incelenir; kontrol nesnesinin boyutuyla karşılaştırılabilir mesafelerde, bu onu bir nokta olarak değerlendirme olasılığını ortadan kaldırır (örneğin, "Navigasyon" rotasında olduğu gibi).

Gemiye etki eden kuvvetler ve momentler

Gemiye etki eden tüm kuvvetler genellikle üç gruba ayrılır: sürüş, harici ve reaktif.

Taşıyıcılara tekneye doğrusal ve açısal hareket kazandırmak için kontroller tarafından oluşturulan kuvvetleri ifade eder. Bu kuvvetler şunları içerir: pervane itişi, dümenin yanal kuvveti, aktif kontrol cihazları (ACS) tarafından oluşturulan kuvvetler, vb.

HariciyeRüzgar basıncını, deniz dalgalarını ve akıntıları içerir. Bu kuvvetler çoğu durumda manevrayı engeller.

Reaktif olmakGeminin hareketinden kaynaklanan kuvvetleri ve momentleri ifade eder. Reaksiyon kuvvetleri kabın doğrusal ve açısal hızlarına bağlıdır. Doğaları gereği reaktif kuvvetler ve momentler eylemsiz ve eylemsiz olarak ikiye ayrılır.. Atalet kuvvetleri ve momentleri, kabın ve ona bağlı sıvı kütlelerinin ataletinden kaynaklanır. Bu kuvvetler ancak şu durumlarda ortaya çıkar: ivmelerin varlığı - doğrusal, açısal, merkezcil. Atalet kuvveti her zaman ivmenin tersi yönde yönlendirilir. Geminin düzgün doğrusal hareketi ile atalet kuvvetleri ortaya çıkmaz.

Atalet dışı kuvvetler ve momentleri deniz suyunun viskozitesinden kaynaklanır, dolayısıyla hidrodinamik kuvvetler ve momentlerdir. Kontrol edilebilirlik problemleri göz önünde bulundurulduğunda, başlangıç ​​noktası ağırlık merkezinde olan gemiyle ilişkili hareketli bir koordinat sistemi kullanılır. Eksenlerin pozitif yönü: X – buruna; Y – sancak tarafına doğru; Z – aşağı. Pozitif açı okuması saat yönünde alınır ancak kayma açısı, sürüklenme açısı ve rüzgar yönü açısı ile ilgili çekinceler vardır.

Dümen kaymasının pozitif yönü, saat yönünde sirkülasyona neden olan kayma olarak alınır; sancak tarafına kaydırın (dümen saat yönünün tersine döner).

Pozitif sürüklenme açısı, su akışının iskele tarafından geldiği ve dolayısıyla gemi gövdesi üzerinde pozitif bir enine hidrodinamik kuvvet oluşturduğu açı olarak alınır. Bu sürüklenme açısı geminin sağ dolaşımında meydana gelir.

Gemi hareketinin genel durumu, üç diferansiyel denklem sistemiyle tanımlanır: boyuna X ve enine Y eksenleri boyunca iki kuvvet denklemi ve dikey Z ekseni etrafındaki momentlerin denklemi.

Rüzgârın ve akıntının gemi üzerindeki etkisi, demirlendiğinde çapa zinciri üzerinde ana yükün oluşmasına neden olur ve gemi demirleme konumuna çekildiğinde, demirleme işlemi sırasında elektrik motoru şaftındaki statik direnç momentini belirler.

Sabit durumdayken, rüzgar ve akıntının yönü çakıştığında, dış kuvvetlerin kap üzerindeki en büyük etkisi meydana gelir ve vidalı kaplar için genelleştirilmiş kuvvet, üç bileşenin aritmetik toplamı ile belirlenir.

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

burada FB, geminin yüzeyindeki rüzgar etkisinin kuvvetidir;

F’T – geminin su altı kısmına etki eden mevcut kuvvet;

F’G sabit pervanelere etki eden mevcut kuvvettir.

Rüzgarın FB gemisinin yüzey kısmı üzerindeki etkisi rüzgar hızına ve yönüne, gövdenin yüzey kısmının şekline, üst yapıların boyutuna ve konumuna bağlıdır. Rüzgar kuvvetinin hesaplanan değeri N formülüyle belirlenebilir.

FB = Kn ∙ rv ∙ Sn

burada Kn = 0,5 ÷ 0,8 – gövde yüzeyi etrafındaki akış katsayısı

рв = ρV2 / 2 – rüzgar basıncı, Pa;

ρ = 1,29 – hava yoğunluğu, kg/m3;

V – rüzgar hızı, m/s

рв =1,29*102/2=64,5Pa

Geminin yüzey kısmının gemi orta kısmına izdüşümü alanı, m2:

B – damar genişliği, m;

H – yan yükseklik, m;

T – taslak, m;

b, h – sırasıyla gemi üst yapılarının genişliği ve yüksekliği, 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

Akışın neden olduğu vücut direnci yalnızca sürtünme direnci ile dikkate alınır, çünkü diğer tüm direnç türleri (dalga, girdap) düşük akış hızı N nedeniyle pratikte mevcut değildir.

(1)

CT = 1,4 – sürtünme katsayısı;

Scm = L∙(δ∙B + 1,7∙T)

– kabın ıslak yüzeyinin alanı, m2

Burada δ = 0,75 ÷ 0,85 – yer değiştirme tamlık katsayısı;

L, B, T – geminin ana boyutları, m;

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

VT – su akış hızı, m/s (1,38 m/s)

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

(2)

burada ZG pervane sayısıdır;

SG = 200 ÷ 300 – Pervane diski oranının artmasıyla artan parametre, kg/m3;

DB – pervanenin (nozulun) dış çapı, m.

F’G=2*200*1,52*1,382=1713,96 N

F’=2954.1+2663.7+1713.96=7331.96 N

Biyogaz
Metan ve karbondioksitin bir karışımıdır ve bitki ve hayvan kökenli organik maddelerin metan fermantasyonunun bir ürünüdür. Biyogaz, yerel hammaddelerden elde edilen yakıtları ifade eder. Üretimi için oldukça fazla potansiyel kaynak olmasına rağmen, pratikte coğrafi konum nedeniyle bunların yelpazesi daralmıştır...

Disk fren mekanizmasındaki tahrik kuvvetlerinin belirlenmesi
Şekil 3.2 - Disk freninin tasarım diyagramı r1 - fren diskinin iç yarıçapı, m; r2 - fren diskinin dış yarıçapı, m; rср - çalışma yüzeyinin ortalama yarıçapı, m; dрц - çalışma silindirinin çapı, m Fren balataları halka sektörü şeklinde yapılır. Halka astarlı bir disk frenin sürtünme momentini kabul ediyoruz, N...

Sırt ayrımının hesaplanması
Şekil 8 – Kilidin sağlamlığını hesaplamak için. Kanatların paralel olduğunu varsayıyoruz, yani b=0°. Rc.t.v. – jantın ağırlık merkezinin yarıçapı. Rc.v. – janta etki eden merkezkaç kuvveti. σrast. – sırta etki eden çekme gerilimi. Rc.t.v. = 0,296 m.Sonuç: Hesaplanan basınç ve çekme gerilmeleri değerleri aşmıyor...