![]() КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Руль за корпусом судна
Гидродинамические характеристики изолированных рулей. Понятия об управляемости. Судовой руль, являющийся наиболее распространенным средством управления, относится к пассивным средствам. Средства управления должны обеспечивать как устойчивость судна на курсе, так и его поворотливость. Устойчивость на курсе – это способность судна двигаться прямолинейно в заданном направлении. Поворотливость – способность судна производить нужные изменения в направлении своего движения. Эти свойства противоречивы – чем более устойчиво судно на курсе, тем сложнее изменить направление его движения. Если судно может удерживаться на прямом курсе без использования средств управления, то его устойчивость на курсе называется автоматической, в противном случае устойчивость называется эксплуатационной. Устойчивость на курсе зависит в основном от особенностей судового корпуса: отношения длины судна к его ширине, полноты его диаметрального сечения и т. д.
Поворот судна и его дрейф вызывают несимметричное обтекание подводной части корпуса и существенное перераспределение гидродинамических сил, которое должно уравновесить силы инерции и боковую силу, возникающую на руле. В зависимости от соотношения всех силовых воздействий перемещение центра тяжести судна, отсчитываемое от момента начала перекладки руля, может быть разделено на три периода: - маневренный, совпадающий с продолжительностью перекладки руля и характеризующийся резким возрастанием силы, действующей на руль, появлением неустановившихся инерционных и гидродинамических сил; - эволюционный, характеризующийся возрастанием гидродинамических и инерционных сил и некоторым уменьшением силы на руле из-за изменения характера его обтекания; - На рис. 3.4 показаны геометрические характеристики циркуляции, т. е. траектории движения центра тяжести судна от момента, соответствующего началу перекладки руля на некоторый угол, который далее остается неизменным. Основные из них следующие: - - выдвиг Вс – перемещение центра тяжести судна в направлении исходного курса до того момента, когда диаметральная плоскость судна завершает поворот на 90°; - прямое смещение Сп – расстояние от исходного курса до центра тяжести судна в тот момент, когда его диаметральная плоскость совершит поворот на 90°; -обратное смещение Со – максимальное перемещение судна в сторону, противоположную направлению поворота; - диаметр тактической циркуляции Dт – расстояние от исходного курса до центра тяжести судна в тот момент, когда его диаметральная плоскость совершит поворот на 180°; - диаметр установившейся циркуляции D уст – диаметр окружности, соответствующей траектории центра тяжести судна в установившемся периоде циркуляции. Теория управляемости является основой для проектирования рулевого устройства. Она используется при определении необходимой эффективности средств управления судном, при выборе лучших типов этих средств и их геометрических характеристик с учетом назначения и размеров судна. Теория управляемости используется также при анализе сил, действующих на конструктивные элементы рулевого устройства. Этот анализ дает воз-можность выполнить необходимые расчеты прочности, оценить надежность как отдельных элементов, так и рулевого устройства в целом. Судовые рули. Классификация и геометрические характеристики. Основные элементы руля – корпус, называемый пером руля, опоры и узел, обеспечивающий соединение пера руля с баллером. Форма руля определяется его профилем, т. е. фигурой, образующейся при сечении руля плоскостью, перпендикулярной к оси его вращения, и контуром, т. е. линией, ограничивающей сечение руля вертикальной плоскостью его симметрии (рис. 3.8). Контур руля позволяет определить высоту руля h р и ширину руля b p, а профиль – толщину руля t p. Отрезок, соединяющий переднюю и заднюю точки профиля, называется хордой. Площадь руля А – основная геометрическая характеристика руля, представляющая собой площадь плоской фигуры, ограниченной контуром руля. У всех рулей ось вращения отстоит от передней кромки на определенное расстояние. Часть руля, расположенная в нос от оси вращения, называется балансирной. Для сравнения формы рулей рекомендуются следующие безразмерные характеристики: - относительное удлинение руля λ – отношение высоты руля к его ширине, λ= hp/bp ≈hp/bр.ср ≈ hр2 /А; - относительная толщина руля (профиля) tp = tР/bР; - коэффициент компенсации руля – отношение площади балансирной части руля А1 к плошади всего руля xб = A1/A. Судовые рули классифицируют по следующим признакам: расположению оси вращения руля, размещению руля относительно элементов конструкции кормовой оконечности и по типу крепления руля (рис. 3.9). Профиль руля в значительной степени определяет его эффективность. Для морских судов используются симметричные профили, отличающиеся друг от друга (рис. 3.11) положением по хорде точки, соответствующей максимальной толщине профиля, а также формой хвостовой части. Профиль НЕЖ назван в честь своего автора – Николая Егоровича Жуковского. Этот теоретический профиль для практических целей должен быть изменен. В частности, следует утолстить его хвостовую кромку. Эти модификации были выполнены в Геттингенской лаборатории и положены в основу профилей Gö429, Gö538 и Gö539. Профили ЦАГИ разработаны в Центральном аэрогидродинамическом институте им. Н. Е. Жуковского. Находят широкое применение для судовых рулей также профили NASA (Национальное управление по аэронавтике и космическому пространству США). Гидродинамические характеристики изолированных рулей. Основные гидродинамические характеристики изолированных рулей следующие: - угол атаки руля (профиля) α – угол между направлением скорости поступательного перемещения руля (профиля) и плоскостью его симметрии; - геометрический угол перекладки руля (профиля) αг – угол между диаметральной плоскостью судна и плоскостью симметрии (хордой профиля) руля; - центр давления руля (профиля) – точка пересечения плоскости симметрии (хорды профиля) руля с линией действия равнодействующей гидродинамических сил, приложенных к рулю (профилю); - эффективный угол атаки руля (профиля) αэф – угол между направлением скорости центра давления руля (профиля) и плоскостью симметрии (хордой профиля) руля. В гидродинамических исследованиях обычно перемещение руля заменяется обратным по направлению движением жидкости. Схема сил, действующих на переложенный руль, показана на рис. 3.3, где система координат хОу определяет положение судна, а система х 1 О 1 у 1 – положение руля. Проекции равнодействующей F гидродинамических сил на руле — сила сопротивления F x, боковая сила F y, нормальная F n и тангенциальная F τ составляющие – связаны между собой следующим образом: Fy = Fn cos a -F τ sina; Fx = Fn sin a + F τ cos a; Fn = Fy cos a + Fx sin a; F τ = Fx cos a – Fy sin a; Моменты гидродинамической силы относительно передней кромки руля и оси баллера равны М = Fnхц.д и Мб = Fn (x цд - хб), где xц. д – абсцисса центра давления, хб – абсцисса оси баллера. Безразмерные коэффициенты сил и моментов имеют вид; - коэффициент боковой силы Су = Fy /(0,5ρ v 2 А) коэффициент нормальной силы Сn = Fn /(0,5ρ v 2 А) коэффициент лобового сопротивления Сx = Fx /(0,5ρ v 2 А) коэффициент тангенциальной силы С τ = F τ /(0,5ρ v 2 А) коэффициент гидродинамического момента См = М /(0,5ρ v 2 Аbp); коэффициент момента на баллере Сб = Мб /(0,5ρ v 2 Аbp); коэффициент центра давления Сд = хц.д/ b р, где ρ – массовая плотность; v – скорость набегающего на руль потока. Гидродинамический расчет руля выполняется в два этапа. Сначала определяются силы и моменты, действующие на изолированный руль в бесконечном потоке жидкости. Затем в полученные значения вносятся поправки, учитывающие влияние на руль корпуса судна, гребного винта и свободной поверхности жидкости.
Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 2377; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |