Что такое циркуляция судна

Циркуляция судна

Смотреть что такое «Циркуляция судна» в других словарях:

ЦИРКУЛЯЦИЯ СУДНА — 1. Траектория центра тяжести судна при перекладке и дальнейшем удержании в заданном положении руля или другого средства управления. 2. Процесс поворота судна. Циркуляцию судна подразделяют на 3 периода: 1 й, маневренный, по времени совпадает с… … Морской энциклопедический справочник

ЦИРКУЛЯЦИЯ СУДНА — (от лат. circulatio круговращение) траектория перемещения центра тяжести судна во время поворота (одно из его мореходных качеств) или собственно процесс поворота судна. Параметры Ц. с. (диаметр, выдвиг, смещение) характеризуют управляемость судна … Большой энциклопедический политехнический словарь

циркуляция судна — см. циркуляция корабля … Морской биографический словарь

ЦИРКУЛЯЦИЯ — (лат., от circulus кружок). Круговое движение чего либо, напр. денег, их передача из рук в руки; циркуляция крови кровообращение. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ЦИРКУЛЯЦИЯ круговое движение,… … Словарь иностранных слов русского языка

Циркуляция корабля — (судна) кривая, описываемая центром тяжести корабля (судна) с момента перекладки руля на заданный угол до прихода на новый курс, процесс поворота корабля со старого курса на новый. Характеризуется диаметром циркуляции и временем, необходимым для… … Морской словарь

циркуляция корабля — (судна) кривая, описываемая центром тяжести корабля (судна) с момента перекладки руля на заданный угол до прихода на новый курс; процесс поворота корабля со старого курса на новый. Характеризуется диаметром циркуляции и временем, необходимым для… … Морской биографический словарь

циркуляция — и; ж. [лат. circulatio] 1. к Циркулировать. Ц. крови, нагретого воздуха. Ц. товаров. Ц. воды в природе. Ц. слухов. 2. Мор. Кривая, описываемая судном при отклонении руля на какой л. угол. Судно описывает циркуляцию. Большой угол циркуляции. * * * … Энциклопедический словарь

Управляемость — судна, способность судна двигаться по заданной траектории; одно из мореходных качеств судна. В У. различают устойчивость на курсе (См. Курс судна) – возможность судна следовать прямолинейно, и поворотливость – способность изменять… … Большая советская энциклопедия

Счисление пути — судна, непрерывный учёт элементов движения судна (скорости, направления) и воздействий внешних сил с целью определения координат судна (счислимого места) без наблюдения береговых ориентиров и небесных светил (обсерваций (См. Обсервация)) … Большая советская энциклопедия

Источник

Циркуляция судна и её элементы

Одним из наиболее важных моментов планирования маршрута в стеснённых водах является расчёт и планирование поворотов с учётом циркуляции. Кривая линия, которую описывает центр тяжести (ЦТ) судна при перекладке руля на некоторый постоянный угол называется циркуляцией.

За начало циркуляции принимается момент начала перекладки руля. Циркуляция характеризуется линейной и угловой скоростями, радиусом кривизны и углом дрейфа. Эти характеристики не остаются постоянными. Процесс циркуляции принято делить на три периода.

Первый – маневренный, продолжается в течении времени перекладки руля.

Второй – эволюционный, начинается с момента окончания перекладки руля и заканчивается, когда характеристики циркуляции примут установившиеся значения.

Третий – установившийся, начинается с момента окончания второго периода и продолжается до тех пор, пока руль остается в переложенном положении.

Типичная траектория циркуляции показана на рисунке и характеризуется следующими элементами:

L1 — выдвиг – расстояние, на которое смещается ЦТ судна в направлении первоначального курса от начальной точки циркуляции до точки, соответствующей изменению курса на 90 градусов;

L2 — прямое смещение – расстояние от линии первоначального курса по нормали до ЦТ судна к моменту изменения курса на 90 градусов;

L3 — обратное смещение – максимальное смещение ЦТ судна от линии первоначального курса в сторону, обратную направлению поворота, происходящее в начале циркуляции под влиянием боковой силы руля, вызывающей дрейф судна;

Dт — тактический диаметр циркуляции – расстояние между положениями диаметральной плоскости (ДП) судна до начала поворота и в момент изменения курса на 180 градусов;

Dуст — диаметр установившейся циркуляции – расстояние между положениями ДП судна на двух последовательных курсах, отличающихся на 180 градусов при установившемся движении.

Источник

Циркуляция судна. Элементы циркуляции

Циркуляцией называют траекторию, описываемую ЦТ судна, при движении с отклоненным на постоянный угол рулем. Циркуляция характеризуется линейной и угловой скоростями, радиусом кривизны и углом дрейфа. Угол между вектором линейной скорости судна и ДП называют углом дрейфа. Эти характеристики не остаются постоянными на протяжении всего маневра.

Циркуляцию принято разбивать на три периода: маневренный, эволюционный и установившийся.

Первый период (маневренный) – период, в течение которого происходит перекладка руля на определенный угол. С момента начала перекладки руля судно начинает дрейфовать в сторону, противоположную перекладке руля, и одновременно под влиянием сил Y_p и Y_p “ начинает разворачиваться в сторону перекладки руля. В этот период траектория движения ЦТ судна из прямолинейной превращается в криволинейную с центром кривизны со стороны борта, противоположного стороне кладки руля; происходит падение скорости движения судна.

Второй период (эволюционный) – период, начинающийся с момента окончания перекладки руля и продолжающийся до момента, когда наступает равновесие всех действующих на судно сил, а угол дрейфа (β) перестает расти и скорость движения судна по траектории становится тоже постоянной. В этот период возрастают гидродинамические силы давления на корпус судна, возрастает угол дрейфа, кривизна траектории меняет знак, центр кривизны траектории перемещается внутрь циркуляции. Скорость движения судна вдоль траектории, начавшая падать в маневренный период, продолжает уменьшаться. Радиус траектории в эволюционный период является величиной переменной.

Третий период (установившийся) – период, начинающийся по окончании эволюционного, характеризуется равновесием действующих на судно сил: упора винта, гидродинамических сил на руле и корпусе, центробежной силы. Траектория движения ЦТ судна превращается в траекторию правильной окружности или близкой к ней.

Элементы циркуляции

Геометрически траектория циркуляции характеризуется следующими элементами:

Dо – диаметр установившейся циркуляции – расстояние между диаметральными плоскостями судна на двух последовательных курсах, отличающихся на 180º при установившемся движении;

D_ц – тактический диаметр циркуляции – расстояние между положениями ДП судна до начала поворота и в момент изменения курса на 180º;

l₁ – выдвиг (поступь) – расстояние между положениями ЦТ судна перед выходом на циркуляцию до точки циркуляции, в которой курс судна изменяется на 90º;

l₂ – прямое смещение – расстояние от первоначального положения ЦТ судна до положения его после поворота на 90º, измеренное по нормали к первоначальному направлению движения судна;

l₃ – обратное смещение – наибольшее смещение ЦТ судна в результате дрейфа в направлении, обратном стороне перекладки руля (обратное смещение обычно не превышает ширины судна В, а на некоторых судах отсутствует совсем);

Т_ц – период циркуляции – время поворота судна на 360º.

Перечисленные выше характеристики циркуляции у морских транспортных судов среднего тоннажа при полной перекладке руля на борт можно выразить в долях длины судна и через диаметр установившейся циркуляции следующими соотношениями:

Dо = (3 ÷ 6)L; Dц = (0,9 ÷ 1,2)D_у; l₁ = (0,6 ÷ 1,2)Dо;

Обычно величины D_о; D_ц; l₁; l₂; l₃ выражаются в относительном виде (делят на длину судна L) – легче сравнивать поворотливость различных судов. Чем меньше безразмерное отношение, тем лучше поворотливость.

Скорость на циркуляции для крупнотоннажных судов снижается при повороте на 90º с перекладкой руля на борт ≈ на ⅓, а при повороте на 180º – вдвое.

Для произвольной по длине судна точки «а» угол дрейфа определяется из известных формул тригонометрии:

где l_a – отстояние точки «а» от ЦТ (в нос – «+»; в корму – «–»).

Необходимо отметить и следующие положения:

а) начальная скорость оказывает влияние не столько на D_о, сколько на ее время и выдвиг; и только у высокоскоростных судов заметны некоторые изменения D_о в большую сторону;

б) с выходом судна на траекторию циркуляции оно приобретает крен на внешний борт, значение которого по правилам Регистра не должно превышать 12º;

в) если во время циркуляции увеличивать число оборотов ГД, то судно совершит поворот более крутой;

г) при выполнении циркуляции в стесненных условиях следует учитывать, что кормовая и носовая оконечности судна описывают полосу значительной ширины, которая становится соизмеримой с шириной фарватера.

Безопасное выполнение поворота обеспечивается при условии, что ширина полосы движения в метрах:

где R_ц.ср – средний радиус кривизны циркуляции на участке от начального до измененного на 90º курса;

β_k – угол изменения курса судна;

β – угол дрейфа.

Угол крена на установившейся циркуляции можно определить по формуле Г.А.Фирсова:

где V₀ – скорость судна на прямом курсе (в м/с);

h – начальная поперечная метацентрическая высота (м);

L – длина судна (м);

z_g – ордината ЦТ судна;

d – средняя осадка судна.

Источник

Циркуляция

Движение судна с переложенным рулем по криволинейной траектории в 360º, называется циркуляцией. Циркуляция характеризует поворотливость судна. Обычно циркуляцию выражают в длинах корпуса судна при положении руля на борту — приблизительно 35º. Разумеется для каждого судна принимается его собственная длина между перпендикулярами.

Элементы циркуляции судна меняются при изменении посадки судна и при изменении угла перекладки руля. К элементам посадки судна относятся: дифферент, осадка, крен.

При изменение дифферента изменяется положение центра сопротивления воды при движении судна и следовательно сопротивление увеличивается или уменьшается. Увеличение дифферента на корму приводит к увеличению элементов циркуляции. Дифферент на нос уменьшает диаметр циркуляции и улучшает поворотливость судна, однако при этом затрудняется удержание судна на постоянном курсе.

Влияние осадки на циркуляцию судна неоднозначно. При одном и том же дифференте, уменьшение осадки улучшает поворотливость. Однако у большинства грузовых судов уменьшение осадки приводит к увеличению дифферента на корму, в результате чего диаметр циркуляции остается практически неизменным.

Крен оказывает существенное влияние на циркуляцию. Диаметр циркуляции увеличивается при повороте в сторону борта, на который кренится судно и уменьшается при повороте в противоположную крену сторону. Влияние крена объясняется тем, что возникает избыточное давление на скулу со стороны накренённого борта судна.

С уменьшением угла перекладки руля все элементы циркуляции возрастают. При угле перекладки всего на 15º, такие элементы циркуляции как выдвиг и тактический диаметр циркуляции увеличиваются в 1,5 — 2 раза.

Тактический диаметр циркуляции не зависит от скорости судна и для данной перекладки руля может быть принят постоянным. Например, при перекладке руля на 15º, на скорости в 15 узлов и на скорости в 10 узлов, тактический диаметр циркуляции судна будет примерно одинаковым.

Выдвиг увеличивается с увеличением скорости судна и с уменьшением угла перекладки руля. Например, судно следует со скоростью 15 узлов, при перекладке руля на 20º, выдвиг будет меньше, чем если на этой же скорости переложить руль на 10º. Если руль переложен на 20º, то на скорости в 10 узлов выдвиг будет меньше, чем на скорости в 15 узлов. Таким образом, чем меньше скорость и чем больше перекладка руля, тем меньше выдвиг и следовательно требуется меньше водного пространства для крутого поворота или разворота судна.

Поэтому если необходимо развернуть судно на ограниченной акватории, то подходят к месту начала поворота на самой минимальной скорости (обычно на расстоянии одной — двух длин корпуса судна до выхода на обратный курс), перекладывают руль на борт и увеличивают обороты главного двигателя, скажем, до среднего переднего хода и выполняют разворот судна на требуемый угол. разумеется необходимо принимать во внимание тактический диаметр циркуляции, направление и скорость течения и направление и скорость ветра. Совместное использование носового подруливающего устройства значительно ускорит поворот и ещё значительнее уменьшит выдвиг.

Если непосредственно перед поворотом уменьшить частоту вращения винта, то есть уменьшить обороты главного двигателя или соответственно изменить разворот лопастей винта регулируемого шага, то выдвиг увеличится и поворот будет более пологий.

Так как полюс поворота (pivot point), движущегося вперёд судна (мгновенный центр вращения судна), находится ближе к носовой части (примерно 0,3-0,4 длины судна от форштевня), то на циркуляции (при повороте), корма судна переместится на сравнительно большую линейную величину, в противоположную повороту сторону, чем переместится нос судна в сторону поворота. Линейные перемещения необходимо учитывать при маневрировании на стеснённой акватории. Их можно вычислить по формулам:

lн = Хпн * sin a

lк = Хпк * sin a

lн — линейное перемещение носа судна в метрах

Хпн — примерное отстояние полюса поворота от форштевня

sin a — синус угла дрейфа а

lк — линейное перемещение кормы в метрах

Хпк — примерное отстояние полюса поворота от ахтерштевня

sin a — синус угла дрейфа а

За счет линейного перемещения носа и кормы, корпус судна при любом угле дрейфа, движется в некоторой полосе, ширина которой зависит от величины угла дрейфа, от которой в свою очередь зависит величина линейного перемещения носа и кормы, которые в сумме и составляют ширину полосы перемещения корпуса судна. Она может быть вычислена по формуле:

W = B *cos a + L*sin a,

W — ширина полосы в метрах

L — длина судна в метрах

B — ширина судна в метрах

cos a — косинус угла дрейфа а

sin a — синус угла дрейфа а

При движении на циркуляции у судна возникает крен на наружную от циркуляции сторону. Крен вызван моментом, образованным парой сил: центробежными силами инерции и гидродинамическими силами бокового сопротивления воды.

На циркуляции у судна наблюдаются два этапа крена, в первый момент после перекладки руля возникает динамический угол крена, и крен на установившейся циркуляции. Динамический угол крена может быть в 1,5 — 2 раза больше крена на установившейся циркуляции. Суда с поперечной метацентрической высотой, не намного превышающей минимально допустимую, должны избегать больших перекладок руля на полном ходу, чтобы избегать большого динамического угла крена.

Так как у судна с винтом фиксированного шага правого вращения, при движении установившимся передним ходом, нос судна стремится уклониться по ходу вправо, то поэтому циркуляция вправо будет несколько меньше чем циркуляция влево.

Источник

Циркуляция судна, ее периоды и элементы

Если перо руля вывести из диа­метральной плоскости (ДП) судна, то судно будет совершать движение по криволинейной траектории. Эта траектория, описываемая центром тяжести судна, называется цирку­ляцией.

Различают четыре периода цир­куляции: предварительный, манев­ренный, эволюционный и установив­шейся циркуляции.

Предварительный период — время от момента подачи команды руле­вому до начала перекладки пера руля.

Маневренный период — время от момента начала перекладки руля до момента окончания.

Эволюционный период — время от момента окончания перекладки руля до момента, когда элементы движе­ния примут установившийся харак­тер.

Период установившейся циркуля­ции — с момента движения центра тяжести судна по замкнутой кривой.

В начальный, эволюционный пе­риод циркуляции на перо руля, вы­веденное из ДП, действует гидро­динамическая сила, одна из со­ставляющих которой направлена перпендикулярно к ДП, и вызывает дрейф судна. Под действием упора винта и боковой силы судно движется вперед и смещается в сторону, противоположную перекладке руля. Поэтому наряду с дрейфом возни­кает обратное смещение судна в сторону, противоположную повороту. Траектория циркуляции в первый момент искажается. Обратное сме­щение уменьшается по мере воз­растания центробежной силы инер­ции, приложенной к центру тяжести судна и направленной во внешнюю сторону поворота. Обратное смеще­ние выносит судно за внешнюю сто­рону циркуляции. И хотя оно не пре­вышает полуширины судна, учиты­вать его надо, особенно при крутых поворотах в узкости.

В период установившейся цирку­ляции моменты сил, действующих на руль и корпус судна, уравно­вешиваются и судно совершает движение по окружности. Нарушение параметров движения судна может произойти при изменении угла пе­рекладки руля, скорости судна или под воздействием внешних сил.

Основные элементы циркуляции судна — диаметр и период. Диа­метр циркуляции характеризует по­воротливость судна. Различают так­тический диаметр циркуляции Dт и диаметр установившейся циркуля­ции Dц (рис. 163).

Тактический диаметр циркуляции Dт — это расстояние между перво­начальным курсом судна и после его поворота на 180 ° и составляет 4—6 длин морских транспортных судов.

Диаметр установившейся цирку­ляции Dц — это диаметр окружности, по которой движется центр тяжести судна во время установившейся цир­куляции.

Тактический диаметр циркуляции примерно на 10 % больше диамет­ра установившейся циркуляции.

Диаметр циркуляции зависит от многих факторов: длины, ширины, осадки, загрузки, скорости судна, дифферента, крена, стороны и угла прокладки, количества гребных вин­тов и рулей и др.

При циркуляции. ДП судна не совпадает с касательной к криволи­нейной траектории движения центра тяжести. В результате этого обра­зуется угол дрейфа Р. Нос судна смещается внутрь кривой циркуля­ции, а корма во внешнюю сторону. С увеличением скорости угол дрейфа увеличивается, и наоборот. Из-за наличия угла дрейфа судно на цир­куляции занимает полосу воды боль­ше своей величины. Это необходимо учитывать судоводителям при манев­рировании и расхождении в стес­ненных условиях плавания.

Следующий элемент, характеризующий поворотливость судна — пери­од циркуляции. Это время, за кото­рое судно поворачивается на 360 °. Он зависит от скорости судна и угла перекладки руля. С увеличением скорости и угла перекладки руля период циркуляции уменьшается. При перекладке руля в первона­чальный момент появляется крен судна в сторону поворота. Он ис­чезает в начале движения на цир­куляции и при дальнейшем движении судно получает крен в обратную сто­рону поворота. Это объясняется тем, что вначале на судно дей­ствует кренящий момент М’кр, возни­кающий от силы Р — давления воды на перо руля и силы R бокового со­противления (рис. 164). При даль­нейшем повороте судна на него на­чинают действовать центробежная сила инерции К, приложенная к центру тяжести судна (G) и направ­ленная во внешнюю сторону пово­рота, и сила бокового сопротивле­ния R. Эти две силы образуют мо­мент М’кр, значительно больший, чем М’кр, который кренит судно на борт, противоположный переложен­ному рулю (противоположную сто­рону поворота). Вышеизложенное объяснение упрощено. В действи­тельности распределение сил во время поворота сложнее.

Действие сил на циркуляции

Определение элементов циркуляции

Определение элементов циркуля­ции можно производить многими спо­собами: с помощью РЛС, фазовых РНС, плавающих объектов, на ство­рах, по двум горизонтальным углам, по пеленгу и вертикальному углу и т. д.

Элементы циркуляции определяют опытным путем для основных режи­мов главного двигателя (полный, средний, малый, самый малый), при развороте через левый и правый борт, в балласте и в полном грузу.

Для этого руль перекладывают на левый или правый борт (на 10°, 20°, 30°), через каждые 20—30 с определяют место судна на цирку­ляции, замечают курсы и крен, затем на планшете или карте крупного масштаба по данным наблюдений наносят места судна и соединяют их плавной кривой.

Элементы движения судна на циркуляции:

dt — тактический диаметр циркуляции; Дц — диа­метр установившейся циркуляции; l₁ — выдвиг — расстояние между положениями центра тяжести судна в начальный момент циркуляции и после поворота на 90°:

l_l—(0,6—1,2); l₂—обратное смещение; l₃—пря­мое смещение — расстояние от линии первоначаль­ного курса до центра тяжести судна после по­ворота на 90°: /э= (0,4—0,6): B—угол дрейфа

Дата добавления: 2015-05-28 ; просмотров: 11165 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник