Snage koje djeluju na brod u procesu upravljanja i manevrisanja.

Wing Properties

Svojstva krila u odnosu na trup broda su sljedeća. Trup plovila u podvodnom i površinskom dijelu je izduženo tijelo, simetrično u odnosu na DP, odnosno slično vertikalnom krilu simetričnog profila.

Teorija krila, razmatrana u hidromehanici broda, omogućava određivanje prirode distribucije aero- i hidrodinamičkih efekata na trup kada se kreće na granici dva medija i pronalaženje veličine, smjera i tačka primjene rezultante ovih sila, a time i aero- i hidrodinamičkih momenata u odnosu na vertikalnu os. Ovi podaci, u kombinaciji sa silama i momentima koji se primjenjuju na trup od strane kontrola, određuju translacijsko i kutno kretanje plovila određene mase.

Teorijski proračuni sila i momenata koji nastaju na trupu broda su složeni i dugotrajni, stoga se ne mogu uvijek koristiti u praktičnom manevriranju. Ipak, postoje opći obrasci čije je poznavanje od velike važnosti za ispravnu procjenu i predviđanje ponašanja broda kao kontrolnog objekta.

Da bismo dobili ove pravilnosti, razmotrimo glavna svojstva krila u odnosu na trup broda.

Ako se krilo kreće pravolinijski u struji vode ili zraka pod određenim napadnog ugla zatim, pored sila vjetrobranskog staklaotpor, usmerena suprotno kretanju, takođe postoji sila dizanja, usmjeren okomito na nadolazeći tok. Veličina sile dizanja u prvoj aproksimaciji je proporcionalna napadnom kutu. Ona može znatno premašiti silu otpora, pa se rezultanta ovih sila ne poklapa sa smjerom strujanja, već se odbija prema smjeru pomicanja.

Tačka primjene rezultujuće sile je pomjerena duž DP od centra područja krila prema strujanju. Veličina ovog pomaka (rame poprečne projekcije hidrodinamičke sile) je veća što je napadni kut oštriji. Pri napadnim uglovima blizu 90°, rame teži nuli, tj. tačka primene se približava centru područja; za površinski dio - do centra jedra (CP), za podvodni dio - do centra područja projekcije potopljenog dijela na DP, koji se naziva centar bočnog otpora (CLS).

U odnosu na podvodni dio trupa, napadni ugao je ugao zanošenja, a za površinski dio, ugao smjera prividnog vjetra.

Prilikom proučavanja pitanja upravljanja brodom, prikladnije je uzeti u obzir, umjesto sila povezanih sa smjerom kretanja, projekciju njihove rezultante na osi broda - uzdužne X i poprečno Y.

Rice. 4.1. Hidrodinamička sila R, primijenjen na trup broda i njegovu projekciju na os X i Y

Na sl. 4.1 prikazuje hidrodinamičku silu kao primjer R i njegove komponente (podizanje R ispod i povucite JA SAM čelo), kao i projekcije sila R na osovinama broda (poprečne R y i uzdužni R x ). Očigledno, transverzalna hidrodinamička sila R y stvara u odnosu na vertikalnu osu koja prolazi kroz centar gravitacije (CG) plovila, trenutak R y l R .

Imajte na umu da se CBS uvijek nalazi u blizini CG, a pozicija CP zavisi od arhitekture površinskog dijela i trima plovila.

Sile i momenti koji djeluju na brod za vrijeme upravljanja.

Sve sile koje djeluju na brod prema trenutno prihvaćenoj klasifikaciji podijeljene su u tri grupe: pogonske, vanjske i reaktivne.

Pogonske sile uključuju sile koje stvaraju komande kako bi se plovilu dalo potrebno linearno i kutno kretanje. Takve sile uključuju potisak propelera, bočnu silu kormila, sile koje stvara ACS, itd.

Vanjske sile uključuju pritisak vjetra, morske valove i struje. Ove sile, zbog vanjskih izvora energije, u većini slučajeva ometaju manevrisanje.

Reaktivne sile uključuju sile i momente koji proizlaze iz kretanja plovila pod djelovanjem pogonskih i vanjskih sila. Reaktivne sile zavise od linearne i ugaone brzine.

Po svojoj prirodi, reaktivne sile i momenti se dijele na inercijalne i neinercijalne.

Inercijalne sile i momenti nastaju zbog inercije posude i vezanih masa fluida. Ove sile nastaju samo u prisustvu ubrzanja - linearnih, kutnih, centripetalnih.

Inercijska sila je uvijek usmjerena u smjeru suprotnom od ubrzanja. Pri ravnomjernom pravolinijskom kretanju plovila ne nastaju inercijalne sile.

Neinercijalne sile i njihovi momenti nastaju zbog viskoznosti morske vode, dakle, to su hidrodinamičke sile i momenti. Kada se razmatraju problemi upravljivosti, obično se koristi pokretni koordinatni sistem povezan s brodom s ishodištem u u. t. Pozitivni smjer ose: X - u nos; Y - prema desnoj strani; Z - dolje. Pozitivna očitavanja ugla se uzimaju u smjeru kazaljke na satu, međutim, uz rezerve u pogledu ugla kormila, ugla zanošenja i ugla vjetra smjera.

Za pozitivan smjer pomaka kormila uzima se pomak koji uzrokuje cirkulaciju u smjeru kazaljke na satu, odnosno pomak na desnu stranu (lopatica kormila se okreće suprotno od kazaljke na satu).

Pozitivan ugao zanošenja je onaj pri kojem tok vode teče s lijeve strane i stoga stvara pozitivnu poprečnu hidrodinamičku silu na trupu. Takav ugao zanošenja javlja se na desnoj cirkulaciji posude.

Inercijalne sile i momenti

U slučaju pravolinijskog i krivolinijskog kretanja broda ili vlaka, sila inercije može se dodati i silama potiska propelera, otporu kretanju i silama koje nastaju na trupu i kormilu.

U skladu sa zakonima mehanike (zakoni I. Newtona), inercijalne sile se mogu definirati na sljedeći način:

sila inercije u translatornom kretanju

(4.1)

centrifugalna komponenta inercijalne sile u ustaljenom krivolinijskom kretanju

(4.2)

U najnovijim formulama:

- tjelesna težina (posuda ili sastav), kg;

- ubrzanje, gospođa 2 ;

- radijus zakrivljenosti putanje kretanja, m;

- brzinu tela, m/sec.

Jednačina (4.2) se takođe može prepisati ovako:

, (4.3)

gdje - ugaona brzina rotacije broda, rad/sec

Za vrijeme neujednačenog kretanja posude na nju će djelovati sljedeće inercijske sile sa strane tečnosti, u odnosu na ose X i Y .

(4,4)

a u slučaju nestalnog rotacionog kretanja - i moment inercije oko vertikalne ose koja prolazi kroz c. T.,

(4.5)

U formulama (4.4) i (4..5):

, - komponente brzine kretanja duž osi

,- dodane mase fluida pri kretanju duž osi OH i OY;

- koeficijent dodanog momenta inercije kada se posuda rotira oko vertikalne ose (zbog dodane mase tečnosti);

- ugaona brzina rotacije broda oko ove ose.

Krivolinijskim kretanjem posude pojavit će se centripetalno ubrzanje, što će uzrokovati pojavu komponenti centrifugalne sile inercije fluida. Ove komponente se određuju u skladu sa izrazom (4.3) kako slijedi:

(4.6)

Sam brod takođe ima inerciju tokom krivolinijskog kretanja. U ovom slučaju, moment inercije koji djeluje na brod određuje se na sljedeći način:

(4.7)

Uzimajući u obzir sve komponente inercijskih sila o kojima smo gore govorili, pišemo

(4.8)

Utjecaj kormila na upravljanje plovilom

U procesu kretanja plovila naprijed u pravom smjeru (sl. 4.2 pozicija ) na njega će djelovati pokretačka sila
kretanje naprijed i snaga vodootpornost, koja je usmjerena na podvodni dio trupa duž DP (simetrično duž bokova plovila).

Prilikom prebacivanja volana iz DP u ugao protivtok vode stvara hidrodinamički pritisak na lopatici kormila, koja je razložena na dvije komponente; - sila upravljanja i - sila kočenja.

Razmotrite djelovanje sile upravljanja na brod. Da bismo to učinili, primjenjujemo u c. t. plovilo dvije suprotno usmjerene sile i , jednaka i paralelna sila . Snage i formiraju par sila i udaljenost od c. tako da će plovilo do centra lopatice kormila biti rame ovog para. Formira se moment okretanja volana
, što uzrokuje rotaciju posude.

Vrijednosti sila i momenata za izolirano kormilo mogu se izraziti u bezdimenzionalnim koeficijentima na sljedeći način:

(4.9)

(4.10)

(4.11)

gdje
- bezdimenzionalni koeficijent uzdužne sile na volan;
- bezdimenzionalni koeficijent poprečne sile na volan;
- bezdimenzionalni koeficijent obrtnog momenta na volanu; - gustina vode, kg/m 3 ; - površina lopatice kormila, m 2; - brzina strujanja vode na volanu, m/s; - prosječna širina kormila, m;
- moment na volanu; - poprečna sila na volanu; - uzdužna sila na volanu.

Upravljačka sila pravog broda ne ovisi samo o površini lopatice kormila, kutu pomaka i brzini okolnog toka oko njega, već i o dizajnerskim karakteristikama trupa broda, njegovom pogonu i upravljanju. oprema.

Optimalni ugao kormila u odnosu na središnju ravninu plovila obično je ugao jednak 40-45 °. Daljnjim povećanjem ugla pomaka raste i sila otpora , koji na volanu ima efekat kočenja i smanjuje brzinu plovila.

Vrijednost poluge zavisi od lokacije tona plovila duž dužine trupa. Što je veća udaljenost od krme plovila do c. tj. što je rame veće . Od vrijednosti , pak, ovisi o vrijednosti momenta okretanja
. Ako je moment okretanja previsok, čamac će biti previše osjetljiv na pomak kormila i nestabilan na kursu.

Kada se kormilo pomjera, otpor vode se povećava, a brzina kretanja se smanjuje, stoga treba izbjegavati česte promjene kormila na ravnim stazama. Pri pravolinijskoj vožnji i uglovima kormila za 5°, pad brzine je oko 2%, za 10°-3%. Iskusni kormilari, prilikom vožnje stalnim kursom, u prosjeku odstupaju od volana za ne više od 0,8-1,0 °, a gubitak brzine ne prelazi 0,5-0,6%.

Pomicanje kormila uzrokuje pomicanje plovila (drift) u smjeru suprotnom od skretanja zbog sile , u ovom slučaju najveća vrijednost drifta se uočava u krmenom dijelu plovila. Ovu okolnost se mora uzeti u obzir prilikom skretanja u blizini vezova, drugih plovila, plićaka itd.

Slika 4.2 Djelovanje kormila kada se plovilo kreće naprijed.

U procesu kretanja duž zakrivljene trajektorije na trupu broda, hidrodinamičke sile otpora vode se preraspodijele zbog činjenice da vodeni mlazovi teče na vanjsku stranu pod određenim kutom prema trupu, stvarajući sile , koji se nazivaju pozicioni. U tom slučaju se povećava pritisak vode na vanjskoj strani, a rezultanta pozicijskih sila (vidi sl. 4., položaj ) će biti usmjerena pod uglom u odnosu na DP. Može se rastaviti na dvije komponente: i . Tačka primjene sile nalazi se u centru pritiska (c.p.) podvodnog dijela trupa i pomiče se prema nadolazećem toku što je veća brzina kretanja i ugao udara mlaza o trup broda. Kako pokazuju testovi modela, nalazi se u pramcu plovila na udaljenosti od oko 1/4 dužine trupa od trupa. Za analizu utjecaja pozicionih sila na brod primjenjujemo njegovu c. m. dvije suprotno usmjerene sile i , jednaka i paralelna sila . Snage i ramena formiraju par sila čiji moment okretanja
naziva se pozicijski moment.

Vrijednost pozicijskog momenta ovisi o obliku i dimenzijama trupa broda, brzini njegovog kretanja i kutnoj brzini rotacije. Shodno tome, kada se plovilo kreće krivolinijskom putanjom, na njega će djelovati ukupni moment okretanja jednak momentu kormila i pozicionom momentu, tj.
.

Vrijednosti hidrodinamičkih sila i momenata izražene u bezdimenzionalnim koeficijentima su date u nastavku.

(4.12)

(4.13)

(4.14)

gdje
- bezdimenzionalni koeficijent uzdužne hidrodinamičke sile na trup broda;
- bezdimenzionalni koeficijent poprečne sile na trup broda;
- bezdimenzionalni koeficijent hidrodinamičkog momenta na trupu broda; - gustina vode, kg/m 3 ; - potopljena površina dijametralne zadnjice, m 2 ; - brzina dotoka vode na trup broda, m/s; - dužina plovila, m;
- hidrodinamički moment na trupu broda; - komponenta hidrodinamičke sile na trupu broda; - uzdužna komponenta hidrodinamičke sile na trup broda.

Nakon savladavanja sila inercije pravolinijskog kretanja, plovilo se počinje kretati krivolinijskom putanjom. U ovom trenutku, na brod će, kao i na svako tijelo koje se kreće duž krivine, djelovati centrifugalna sila (vidi sliku 4.2, položaj
), u prilogu c. t. plovila i usmjerena u smjeru suprotnom od skretanja. Veličina centrifugalne sile je direktno proporcionalna masi broda
, kvadrat brzine translatorno kretanje i obrnuto je proporcionalno poluprečniku zakrivljenosti putanje tj. .
.

Rotacijsko kretanje posude uzrokuje pojavu statičkih sila otpora vode. i (vidi sliku 4, položaj IV), što rezultira prekretnim momentom
, koji se naziva momentom prigušenja. Usmjeren je u smjeru suprotnom od smjera rotacije plovila i sprječava okretanje. Moment prigušenja dostiže najveću vrijednost kada se plovilo okreće na jednom mjestu, što objašnjava dugo vrijeme obrtaja.

Dakle, kada se plovilo kreće naprijed s pomaknutim kormilom duž zakrivljene putanje, na njega će djelovati opća sila okretanja.

moment jednak algebarskom zbiru momenata volana, pozicionog i prigušnog, tj.

Snaga plovila- sposobnost njegovog tela da se ne urušava i ne menja svoj oblik pod uticajem stalnih i privremenih sila

Sile koje djeluju na trup plutajućeg broda

Na trup broda djeluju privremene i stalne snage. Kao privremene sile potrebno je uključiti sile koje nastaju prilikom kretanja plovila po hrapavoj površini vode: sile inercije masa plovila i sile otpora vode. Konstante uključuju statičke sile, težinu plovila i pritisak vode na potopljeni dio trupa - sile potpore. Sile koje djeluju na plovilo koje pluta na mirnoj vodi, unatoč jednakom djelovanju, neravnomjerno su raspoređene po dužini trupa. Sile potpore su raspoređene po dužini prema zapremini trupa potopljenog u vodu i karakteriziraju ih oblik svrdla duž okvira. Sile težine su raspoređene po dužini trupa u zavisnosti od položaja njegovih elemenata, kao što su jarboli, pregrade, mehanizmi, nadgradnje, instalacije, opterećenja itd. sile oslonca prevladavaju nad silama težine, a s druge - obrnuto.

Savijanje trupa broda uzrokovano neravnomjernom raspodjelom sila koje na njega djeluju. 1 - kriva sile težine; 2 - kriva sila održavanja.
Iz neravnomjerne raspodjele sila težine i potpornih sila po dužini trupa nastaje opće uzdužno savijanje trupa broda. Ove sile dostižu svoju maksimalnu vrijednost kada se brod kreće okomito na smjer vala, čija je dužina jednaka dužini broda. Prilikom prolaska vrha vala u blizini središnjeg dijela, u srednjem dijelu trupa, nastaju suvišne sile oslonca s nedostatkom istih na ekstremitetima.

Iz neravnomjerne raspodjele sila oslonca u ovom slučaju dobija se pregib tijela (a). Nakon kratkog vremenskog perioda, brod se pomiče na dno vala, dok se višak sila oslonca pomiče prema ekstremitetima, što uzrokuje deformaciju trupa (b). Zbog kotrljanja broda koji je nastao u valovima, na trup djeluju sile inercije koje dodatno djeluju na njega, a pri plovidbi velikom brzinom protiv velikog nadolazećeg vala, kada dno pramca udari u vodu (fenomen udaranja), dolazi do dodatnih šokova ili dinamičkih opterećenja.

Koncept snage broda

Čvrstoća plovila je sposobnost njegovog trupa da ne promijeni oblik i da se ne uruši pod utjecajem privremenih i trajnih sila. Razlikovati opću i lokalnu snagu plovila.

Ukupna uzdužna čvrstoća trupa broda je njegova sposobnost da izdrži djelovanje vanjskih sila primijenjenih duž dužine.

Sveukupnu čvrstoću broda osigurava vodonepropusna školjka, a to je školjka i gornja paluba, podnice ostalih paluba, uzdužne pregrade sa svojim nosećim konstrukcijama i sve konstruktivne spone koje imaju dužinu veću od visine boka.

Lokalna čvrstoća trupa je sposobnost njegovih pojedinačnih konstrukcija da izdrže dodatne sile: uglavnom pritisak morske vode i koncentrirana opterećenja.

Kako bi se osigurala lokalna čvrstoća pojedinih konstrukcija, predviđeno je njihovo posebno lokalno ojačanje.

Osim čvrstoće, brodske konstrukcije moraju biti i stabilne, odnosno ne smiju mijenjati svoj oblik pod djelovanjem tlačnih sila (npr. palube se ne smiju ispupčiti, pregrade se savijati i sl.). Da bi se osigurala potrebna stabilnost konstrukcija, na njih se postavljaju dodatna ukruta ili bilo koja druga ojačanja.

Proračun ukupne čvrstoće posude svodi se na određivanje dimenzija njegovih čvrstih veza i izračunavanje unutarnjih napona koji u njima nastaju pod djelovanjem primijenjenih sila. Ako rezultirajuća naprezanja ne prelaze dozvoljena za dati materijal, tada je osigurana čvrstoća posude; ako je obrnuto, onda biste trebali povećati veličinu veza i ponovo izračunati snagu. Za takav proračun potrebno je znati moment otpora poprečnog presjeka na sredini dužine trupa broda.

U strukturnoj mehanici tijelo se uzima kao šuplja kompozitna greda složenog dizajna. Proračun takve grede svodi se na izračunavanje momenta otpora takozvane ekvivalentne grede, koja je uslovna kompozitna greda, čiji pojedinačni dijelovi imaju površinu i položaj u visini slične odgovarajućim elementima jakih veza trupa. uključeni u osiguravanje uzdužne čvrstoće plovila. Približno najmanja vrijednost momenta otpora određena je formulom

gdje je η faktor iskorištenja površine poprečnog presjeka, jednak 0,5-0,55;

F je površina poprečnog presjeka uzdužnih veza;

H je visina posude. Kao što je poznato, unutrašnja naprezanja bvn tokom savijanja grede nalaze se po formuli

gdje je M najveći moment savijanja duž dužine posude. Moment savijanja zavisi od pomaka i dužine posude i izražava se zavisnošću

gdje je k faktor proporcionalnosti koji varira od 20 do 40 ovisno o vrsti broda.

Sile i momenti koji djeluju na brod. Kada se analiziraju sile koje djeluju na brod, on se smatra vertikalnim krilom simetričnog profila u odnosu na središnju ravninu (DP). Što se tiče plovila, glavna svojstva krila su formulirana na sljedeći način: kreće se pravolinijski u struji vode ili zraka pod određenim napadnim uglom, a zatim pored sile Ako je plovilo na način: otpor , usmjerena suprotno kretanju, postoji sila podizanja usmjerena okomito na nadolazeći tok. Kao rezultat toga, rezultanta ovih sila se ne poklapa sa smjerom toka. Vrijednost rezultantnih sila je proporcionalna napadnom kutu i kvadratu brzine nadolazećeg toka; Tačka primjene rezultujuće sile je pomjerena duž DP od centra područja krila prema strujanju. Veličina ovog pomaka je veća što je napadni ugao oštriji. Pri napadnim uglovima blizu 90 stepeni, tačka primene rezultujuće sile poklapa se sa centrom jedra (za površinski deo plovila) i centrom bočnog otpora (za podvodni deo); Što se tiče podvodnog dijela trupa broda: napadni ugao je ugao zanošenja, a za površinski dio, smjer smjera (KU) prividnog vjetra; Središte bočnog otpora obično se poklapa sa težištem plovila, a položaj centra jedra ovisi o položaju nadgradnje.

Sile i momenti koji djeluju na brod. Rice. 1. 3. Utjecaj vanjskih sila na trup broda

MANEVARNOST BRODA 1. 1. Opšti koncepti i definicije Manevrisanje - promjena smjera kretanja broda i njegove brzine uz pomoć kormila, pogonskih uređaja, potisnika radi osiguranja sigurnosti plovidbe ili rješavanja operativnih problema (vez, sidrenje, prolazak uskih mjesta itd.) .). Upravljivost je određena osobinama plovila kao što su brzina, pogon, upravljivost, stabilnost kursa i agilnost, kao i inercijalne karakteristike plovila. Upravljivost broda nije konstantna. Njegova promjena nastaje pod utjecajem različitih faktora (opterećenje, nagib, trim, vjetar, itd.), koje navigatori moraju uzeti u obzir prilikom upravljanja brodom. Pod pogonom se podrazumijeva sposobnost plovila da savlada otpor okoline i kreće se potrebnom brzinom uz najmanji utrošak snage glavnih strojeva. Brzina broda je jedna od njih najvažnije karakteristike manevarski elementi plovila. Brzina broda je brzina kojom se kreće u odnosu na vodu. Upravljivost - sposobnost broda da se kreće duž date putanje, odnosno da zadrži zadati smjer kretanja ili ga promijeni pod djelovanjem upravljačkih uređaja. Glavni upravljački uređaji na brodu su komande kormila, kontrole pogona, aktivne komande. Upravljivost kombinuje dva svojstva: stabilnost staze i agilnost. Stabilnost kursa je sposobnost plovila da održava pravu liniju kretanja. Agilnost - sposobnost broda da promijeni smjer kretanja i opiše putanju date zakrivljenosti. Stabilnost na stazi i agilnost su u međusobnom sukobu. Što je pravolinijsko kretanje plovila stabilnije, to se teže okreće, odnosno agilnost se pogoršava. Ali s druge strane, poboljšanje agilnosti plovila otežava kretanje u stalnom smjeru, u ovom slučaju zadržavanje plovila na kursu povezano je s napornim radom kormilara ili autopilota i čestim pomicanjem kormila. Prilikom projektiranja brodova nastoje pronaći optimalnu kombinaciju ovih svojstava. Upravljivost plovila uglavnom je određena relativnim položajem tri tačke: centra gravitacije (CG), centra primjene svih sila otpora kretanju i centra primjene pogonskih sila (sl. 1. 4) . Rice. 1. 4. Lokacija centra rotacije plovila

UPRAVLJIVOST BRODA Ako težište pri određenom stanju utovara broda ostaje nepomično, tada centar primjene sila otpora nema stalnu lokaciju. Ovisno o kretanju broda mijenja se ukupni vektor sila otpora vodene i zračne sredine, a tačka njegove primjene na brod obično se kreće duž dijametralne ravni. Prilikom okretanja, brod se okreće oko vertikalne ose (centar rotacije - P), prolazeći kroz centar sila otpora. Ako se CG nalazi ispred centra sila otpora, tada je brod stabilan na kursu i obrnuto, ako se CG nalazi iza centra sila otpora, tada je brod nestabilan na kursu i skloniji je yaw. Lokacija centra primjene pogonskih sila zavisi od načina rada propulzora, položaja kormila, djelovanja vjetra, struje itd. U zavisnosti od lokacije ove tri tačke, mogu se javiti prateće pojave tokom kretanje plovila: kotrljanje, trim, bočni pomak. Usljed udara tekućih masa vode i vjetra na trup, propeler i kormilo, čak i uz mirno more i slab vjetar, brod ne ostaje stalno na zadanom kursu, već skreće s njega. Odstupanje plovila od kursa u uspravan položaj upravljanje se zove skretanje. Amplituda skretanja plovila po mirnom vremenu je mala. Stoga, da bi se održao na kursu, potrebno je lagano pomicanje kormila udesno ili ulijevo. Uz jak vjetar i valove, stabilnost plovila na kursu značajno se pogoršava. Položaj nadgradnje ima veliki utjecaj na brzinu skretanja plovila. Na onim brodovima kod kojih su nadgradnje na krmi, brzina skretanja se povećava, jer gotovo uvijek krma ide "niz vjetar", a pramac - "niz vjetar". Ako je nadgrađe u pramcu, tada brod izmiče "od vjetra". Odstupanje plovila prema vjetru naziva se izbočenje. Ovo svojstvo, kao i skretanje, predstavlja nedostatak plovila, o njemu se uvijek mora voditi računa pri izvođenju raznih manevara, posebno u skučenim uvjetima.

CIRKULACIJA Cirkulacija je putanja koju opisuje težište broda kada se kreće s kormilom skretanim pod konstantnim uglom. Cirkulaciju karakteriziraju linearne i ugaone brzine, radijus zakrivljenosti i ugao zanošenja. Ugao između vektora linearne brzine broda i središnje linije naziva se ugao odnošenja (β). Ove karakteristike ne ostaju konstantne tokom čitavog manevra. Uobičajeno je da se cirkulacija podijeli na tri perioda: manevarski, evolucijski i uspostavljeni. Period manevrisanja - period tokom kojeg se kormilo pomera pod određenim uglom. Od trenutka kada počne pomicanje kormila, brod počinje zanositi u smjeru suprotnom od pomaka kormila, a istovremeno počinje okretati u smjeru pomaka kormila. U tom periodu putanja težišta plovila prelazi iz ravne u krivolinijsku, a brzina plovila opada. Evolucijski period je period koji počinje od kraja pomaka kormila i nastavlja se do kraja promjene ugla zanošenja, linearne i ugaone brzine. Ovaj period karakterizira daljnje smanjenje brzine (do 30 - 50%), promjena nagiba na vanjsku stranu do 100 i oštro uklanjanje krme na vanjsku stranu. Period stabilne cirkulacije - period koji počinje na kraju evolucijskog, karakterizira ravnoteža sila koje djeluju na brod: zaustavljanje propelera, hidrodinamičke sile na kormilo i trup, centrifugalna sila. Putanja centra gravitacije (CG) plovila pretvara se u putanju pravilnog kruga ili blizu njega. Geometrijski gledano, putanju cirkulacije karakterišu sledeći elementi: Do je prečnik stabilne cirkulacije - rastojanje između dijametralnih ravnina posude na dva uzastopna kursa koji se razlikuju za 180* u ravnomernom kretanju; Dc - taktički promjer cirkulacije - udaljenost između položaja središnje ravnine (DP) plovila prije početka skretanja i u trenutku promjene kursa za 180*; l 1 - produžetak - rastojanje između pozicija brodskog CG prije ulaska u cirkulaciju do točke cirkulacije, na kojoj se smjer broda mijenja za 90*; l 2 - direktni pomak - udaljenost od početne pozicije CG broda do njenog položaja nakon okretanja za 90*, mjereno duž normale na početni smjer kretanja broda; l 3 - povratni deplasman - najveći pomak brodskog CG kao rezultat zanošenja u smjeru suprotnom od strane kormila (povratni pomak obično ne prelazi širinu broda B, a na nekim brodovima potpuno izostaje); Tts – period cirkulacije – vrijeme okretanja plovila za 360*.

Utjecaj različitih faktora na okretnost broda. Strukturni faktori Odnos dužine i širine plovila (L/B). Što je veći ovaj omjer, to je lošija agilnost plovila. To je zbog relativnog povećanja sila otpora bočnom kretanju plovila. Stoga široka i kratka plovila imaju bolju agilnost od dugih i uskih. Odnos gaza i dužine (T/L). S povećanjem omjera, agilnost plovila se donekle pogoršava, odnosno plovilo pod punim opterećenjem imat će lošiju okretnost nego u balastu. Odnos širine i gaza (Š/D). Rast ovog omjera dovodi do značajnog poboljšanja agilnosti. Plovila širokog i plitkog gaza su okretnija od plovila s dubokim i uskim gazom. Ukupni koeficijent kompletnosti (δ). Sa povećanjem koeficijenta δ, agilnost se poboljšava, odnosno što su konture plovila pune, to je njegova okretnost bolja. Oblik krme (površina krme i punoća krme). Područje krmenog mrtvog drveta ima posebno snažan utjecaj na agilnost plovila. Stoga, čak i malo povećanje dovodi do naglog povećanja promjera cirkulacije pod svim uglovima kormila. Povećanje pune krme poboljšava agilnost plovila. Oblik pramčanih formacija plovila mnogo manje utječe na agilnost od oblika krme. U pravilu se utjecaj oblika pramca javlja samo u prisustvu značajnog pramčanog zazora (na primjer, kod ledolomaca), što uzrokuje određeno povećanje promjera cirkulacije plovila. Dimenzije i konfiguracija kormila. Povećanje površine kormila, kao i druge promjene u obliku kormila, dvostruko utiču na agilnost. Praktični proračuni pokazuju da povećanje površine kormila dovodi do smanjenja promjera cirkulacije pri velikim uglovima kormila i do povećanja pri malim uglovima kormila. Postavljanje kormila u odnosu na propelere uvelike utječe na agilnost plovila. Položaj kormila u spiralnom mlazu, zbog povećanja brzine njegovog strujanja, doprinosi povećanju efikasnosti kormila i utiče na agilnost plovila na isti način kao i povećanje površine ​kormilo. Efekat spiralnog mlaza utiče na Slika 1. 17. Uticaj ugla kormila na agilnost broda: više od velike površine kormila ulazi u tok a - ugao kormila je do 45 *, b - ugao kormila je veći od 45 * od propelera. Kada se kormilo pomakne za više od 45 *, učinkovitost njegovog djelovanja na agilnost plovila naglo opada (slika 1. 17).

Utjecaj različitih faktora na agilnost broda Brzina plovila. Početna brzina V, kojom plovilo pravi pravolinijski pokret plovila prije pomaka kormila, utječe na veličinu produžetka, naprijed i nazad. Na vjetru, upravljivost značajno ovisi o brzini plovila: što je brzina manja, to je veći utjecaj vjetra na upravljivost. Uzbuđenje mora doprinosi skretanju broda. Uglovi skretanja ovise o kutu kursa vala i povećavaju se kako se morski valovi povećavaju. Navigacija će biti posebno nepovoljna u prisustvu valova vjetra i bujanja iz uglova kursa od 120°−180° pri brzini plovila bliskoj brzini širenja talasa. U ovom slučaju, amplituda skretanja može biti do 30-50°, a pomak kormila na repnom valu postaje neučinkovit. Elementi pristajanja broda Različiti. Povećanje trima na krmi poboljšava stabilnost plovila na kursu i pogoršava njegovu agilnost. S druge strane, trim na pramcu naglo pogoršava stabilnost na kursu - plovilo postaje okretno, što otežava manevriranje u skučenim uvjetima. Zbog toga se trude da brod utovare tako da za vrijeme plovidbe bude blago nagnut na krmu. Kotrljanje broda narušava simetriju toka oko trupa. Područje potopljene površine brade na strani pete postaje veće od odgovarajuće površine brade podignute strane. Kao rezultat toga, plovilo ima tendenciju izbjegavanja u smjeru suprotnom od kotrljanja, odnosno u smjeru najmanjeg otpora.

Korištene knjige. 1. 2. 3. Snopkov V. I. Upravljanje brodovima. / V. I. Snopkov - St. Petersburg. : ANO NPO Professional, 2004. -536 sa Sharlay G.N. Upravljanje morskim brodom. / Sharlay G. N. Vladivostok. : Mor. Država. un-t, 2009. -503 str. Lihačev A.V. Upravljanje brodovima: udžbenik za pomorski univerziteti. / Lihačev A. V. Spb. : Izdavač Politehnički univerzitet, 2004. 504 str. Pripremio vanredni profesor Odsjeka za SAD i BZhD na moru KSMA K. D. P., K. T. N. Tovstokory O. N.

INERCIJSKO KOČENJE KARAKTERISTIKE BRODA

Sile i momenti koji djeluju na brod.

Sistem jednačina kretanja broda u

horizontalna ravan.

Manevarske karakteristike plovila.

Zahtjevi za sadržaj informacija o

Manevarske karakteristike plovila.

Opće informacije o inercijskom kočenju

svojstva broda.

7. Karakteristike vožnje unazad razne vrste

Pogonski sistemi za brodove.

Usporavanje plovila.

Brod kao objekat kontrole.

Pomorski transportni brod kreće se na granici dva medija: vode i zraka, pri čemu doživljava hidrodinamičke i aerodinamičke efekte.

Da bi se postigli navedeni parametri kretanja, plovilo mora biti kontrolirano. U ovom smislu brod je kontrolisani sistem. Svaki upravljani sistem se sastoji od tri dijela: upravljačkog objekta, upravljačkog sredstva i upravljačkog uređaja (mašinskog ili čovjeka)

Kontrola – ovo je takva organizacija procesa koja osigurava postizanje određenog cilja koji odgovara zadatku upravljanja.

Kada brod plovi na otvorenom moru, zadatak upravljanja je u osiguravanju njegovog prijelaza iz jedne tačke u drugu duž pravolinijske putanje, zadržavajući zadani kurs i periodično ga ispravljajući nakon primanja zapažanja. U ovom slučaju smjer je kontrolirana koordinata, a proces održavanja njegove konstantne vrijednosti je svrha upravljanja.

Trenutna vrijednost niza koordinata određuje stanje broda u kojem se nalazi ovog trenutka. Ove koordinate su: kurs, brzina, ugao zanošenja, bočni pomak u odnosu na opšti kurs i itd. Oni su izlazne koordinate. Nasuprot tome, koordinate, koje su uzroci kontrolisanog kretanja nazivaju se input . Ovo ugao kormila i brzinu propelera . Prilikom odabira vrijednosti ulaznih koordinata, upravljački uređaj (autopilot, navigator) se vodi prema vrijednostima izlaznih koordinata. Ovaj odnos između efekta i uzroka naziva se povratna informacija.

Razmatrani sistem upravljanja je zatvoren, jer u njemu radi kontrolni uređaj (navigator). Ako upravljački uređaj prestane da radi, tada se sistem otvara i ponašanje kontrolnog objekta (posuda) će biti određeno stanjem u kojem su komande fiksirane (ugao kormila, frekvencija i smjer rotacije propelera).

U disciplini „Upravljanje brodom“ izučavaju se zadaci upravljanja brodom čije se kretanje dešava u neposrednoj blizini prepreka, tj. na udaljenostima usporedivim sa veličinom samog kontrolnog objekta, što isključuje mogućnost da se on smatra tačkom (na primjer, kao u kursu "Navigacija").

Sile i momenti koji djeluju na brod

Sve sile koje djeluju na brod obično se dijele u tri grupe: vožnja, eksterna i reaktivna.

Za vožnju odnosi se na sile koje stvaraju komande da daju plovilu linearno i kutno kretanje. Te sile uključuju: potisak propelera, silu sa strane kormila, sile koje stvaraju sredstva za aktivno upravljanje (ACS), itd.

na eksternuuključuju sile pritiska vjetra, morske valove, struje. Ove sile u većini slučajeva ometaju manevrisanje.

Za mlazuključuju sile i momente koji proizlaze iz kretanja plovila. Reaktivne sile zavise od linearne i ugaone brzine broda. Po svojoj prirodi, reaktivne sile i momenti se dijele na inercijalne i neinercijalne. Inercijalne sile i momenti nastaju zbog inercije posude i vezanih masa fluida. Ove sile nastaju samo kada prisutnost ubrzanja - linearnih, kutnih, centripetalnih. Inercijska sila je uvijek usmjerena u smjeru suprotnom od ubrzanja. Pri ravnomjernom pravolinijskom kretanju plovila ne nastaju inercijalne sile.

Neinercijalne sile i njihovi momenti nastaju zbog viskoznosti morske vode, dakle, to su hidrodinamičke sile i momenti. Kada se razmatraju problemi upravljivosti, koristi se pokretni koordinatni sistem povezan s brodom s ishodištem u njegovom centru gravitacije. Pozitivan smjer osi: X - u nosu; Y - prema desnoj strani; Z - dolje. Pozitivno očitavanje uglova uzima se u smjeru kazaljke na satu, međutim, uz rezerve u pogledu ugla pomjeranja, ugla zanošenja i ugla smjera vjetra.

Za pozitivan smjer pomaka kormila uzima se pomak koji uzrokuje cirkulaciju u smjeru kazaljke na satu, tj. pomjeranje na desnu stranu (lopatica kormila se okreće u smjeru suprotnom od kazaljke na satu).

Pozitivan ugao zanošenja je onaj pri kojem tok vode teče s lijeve strane i stoga stvara pozitivnu poprečnu hidrodinamičku silu na trupu broda. Takav ugao zanošenja javlja se na desnoj cirkulaciji posude.

Opšti slučaj kretanja plovila opisuje se sistemom od tri diferencijalne jednadžbe: dvije jednadžbe sila duž uzdužne X i poprečne Y osi i jednadžbe momenata oko vertikalne Z ose.

Kada se kreće određenom brzinom V, brod doživljava silu
otpornost okoline R (voda i zrak), usmjerena na
stranu suprotnu njenom kretanju.
Hidrodinamičke sile koje djeluju na elemente površine trupa broda u pokretu mogu se razložiti na dvije komponente: tangencijalnu i normalnu.
Tangencijalna komponenta naziva se sila trenja, a normalna komponenta naziva se sila pritiska. Na slici, sila trenja τ i sila pritiska P djeluju na odabrani element vlažne površine broda. Projektovanje svih elementarnih sila trenja na smjer brzine
kretanja posuda i zbrajajući ih po cijeloj nakvašenoj površini, dobivamo rezultujuću silu trenja – otpor trenja RTR, uslijed djelovanja viskoznih sila.
Rezultirajuća projekcija sila pritiska na smjer brzine kretanja
posuda V, preuzeta po cijeloj vlažnoj površini, određuje otpor tlaku Rd, koji je određen gustinom i viskoznošću vode.
Pritisci na površini plovila su neravnomjerno raspoređeni: u pramcu
veći su u dijelovima, manji na krmi. Ova razlika pritiska stvara
otpornost na pritisak, koja je zauzvrat podijeljena na dva dijela.
Prvi dio je otpor oblika RF, uzrokovan utjecajem viskoznosti fluida, drugi je valni otpor RB ovisi o intenzitetu valnih kretanja fluida uzrokovanih brodom u pokretu.
Svako plovilo ima određene izbočene dijelove (kormila, nosače i
fileti osovine propelera, zigomatične kobilice, itd.). vodootpornost,
uzrokovano njima, naziva se otpor izbočenih dijelova RHF Osim toga, brod doživljava otpor zraka RBOZ, raspoređen po površini broda u pokretu.
Dakle, ukupni otpor kretanju plovila se zbraja iz sljedećih komponenti:

R \u003d RTR + RB + RF + RV.Ch. + RWHO (1)

Za određivanje svake komponente impedanse
primenjuju se razne metode. Određuje se otpor trenja
proračunom na osnovu teorije graničnog sloja. Otpor
oblici i otpornost na valove, zajednički nazvani rezidualni otpor Ro, određuju se eksperimentalno testiranjem modela brodova u ispitnim bazenima.
U praktičnim proračunima, ukupni otpor kretanju plovila
izračunato po formuli:

R = C × (ρπV2 / 2) × (S + SHF), (2)

gdje je C koeficijent impedanse;
S - navlažena površina golog tijela;
SHF - navlažena površina izbočenih dijelova;
ρ je gustina vode;
V je brzina broda.
Po analogiji sa formulom (1), koeficijent impedanse se može predstaviti kao zbir koeficijenata:

C \u003d CTP + CB + CF + SHF. + CWHO ili C \u003d CTP + CO + CW.H. + WHO

gdje je Co koeficijent zaostalog otpora.
Dakle, ukupni otpor broda je:
R = (CTR + CO + SHF + CWO) × (ρπV2 / 2) × (S + SHF) (3).

Pokretačku snagu Pe stvaraju i održavaju brodski propeleri koji pretvaraju mehaničku energiju kretanja broda naprijed.

U procesu rada propulsor djeluje na strujanje oko plovila, a trup broda mijenja protok u području pogonske jedinice.

Korisna snaga koju pogonska jedinica razvija: N=Pvp

Snaga koju propeler troši Np=Mw

(M je moment koji se prenosi na pogon od motora, w je kutna brzina rotacije propelera)

Brodski propeleri po principu rada su hidraulični ili hidromlazni. U novije vrijeme se koristi zračni pogon (leblice su opremljene propelerima).

Radnja se zasniva na bacanju u stranu, suprotno smjeru kretanja plovila, mase okoline: vode ili zraka. Ovo se izvodi tako što se masama koje obrađuju radni elementi pokretača saopštava količina kretanja. Reakcija odbačenih masa se percipira po detaljima pokretača. Njegova komponenta u smjeru kretanja plovila je naziv propulzivnog zaustavljanja. Sile koje nastaju na elementima pokretača mogu se stvoriti i zbog sila otpora kada se pokretač kreće unutra. okruženje, a zbog sile dizanja, koja je po prirodi slična sili dizanja krila nosača.

Propeleri se koriste na brodovima različitih tipova i namjena, odlikuju se jednostavnim dizajnom, zadovoljavajućom operativnom pouzdanošću i relativno visokom efikasnošću. Varijante propelera su propeleri s kontroliranim korakom, koaksijalni propeleri koji se suprotno rotiraju, tandem propeleri.

Pokretna lopatica ima specifična svojstva.

Mlaznice vode

Postoje i druge vrste propelera, među kojima se mogu izdvojiti plinski mlazni i rotacijski.

Brodski propeleri nazivaju se posebni uređaji koji pretvaraju energiju glavnih motora u pokretačku silu (korisni potisak) neophodnu za prevladavanje otpora okoline na kretanje plovila i osiguravanje zadane brzine njegovog kretanja.
Po principu rada brodski propeleri su hidromlazni, jer. stvaraju pokretačku silu zbog reakcije masa vode koju bacaju radni dijelovi pokretača - lopatice - u smjeru suprotnom kretanju posude. Trenutno se u vodenom transportu koriste sljedeće glavne vrste brodskog pogona: propeler, lopatica, lopatica i vodeni mlazni pogon. Propeler služi kao glavni tip pogona
za morska plovila. Sastoji se od nekoliko lopatica koje se nalaze na glavčini na jednakim ugaonim udaljenostima jedna od druge. Broj lopatica propelera kreće se od 2 do 6. Da bi se spriječile vibracije na krmenom kraju jednopropelerskih plovila, broj lopatica propelera uzima se najmanje četiri. Promjer propelera velikih modernih brodova doseže 6 - 8 m.
Postoje tri glavna strukturna tipa propelera: čvrsti propeleri (čvrsti), propeleri sa uklonjivim lopaticama (montažni) i propeleri sa rotirajućim lopaticama - propeleri sa regulacijom koraka (V R W). Propeler karakteriše njegov nagib. Korak vijka je udaljenost na kojoj se točka vijka pomiče u jednom potpunom okretu vijka kada se rotira u apsolutno krutom tijelu. Propeleri, ovisno o smjeru rotacije, su lijevo i desno. Za razliku od lopatica VFSH, lopatice propelera promjenjivog koraka mogu se rotirati oko svoje uzdužne ose i mijenjati nagib, što omogućava korištenje pune snage motora pri optimalnoj brzini u bilo kojem načinu kretanja plovila. Proračun propelera sastoji se u određivanju njegovih geometrijskih karakteristika (prečnika, koraka, omjera diska i broja lopatica) koje osiguravaju najveće pogonske kvalitete plovilu u njegovom glavnom načinu rada. Dakle, za transportni brod ove karakteristike treba da obezbede najveću brzinu, za brod za vuču - najveću vuču na udi uz puno korišćenje snage glavnih motora.
Prednosti i nedostaci VRW-a u odnosu na konvencionalni propeler: mogućnost promjene položaja lopatica VRW-a omogućava vam promjenu sile potiska vijka bez promjene frekvencije i smjera rotacije osovine od punog naprijed do nule , a zatim na potpuno rikverc. To omogućava korištenje nereverzibilnog motora na brodu, koji je lakši za održavanje i čiji je motorni resurs mnogo veći od reverzibilnog. Zbog činjenice da nema potrebe za rikverciranjem da bi se promijenila sila potiska propelera, već je dovoljno samo okretati lopatice propelera, što se radi daljinski sa mosta, vrijeme prelaska broda sa jednog načina kretanja to
drugi je značajno smanjen. Ovo poboljšava upravljivost plovila, pojednostavljuje rad motora. Ali V R W je mnogo složeniji u dizajnu, što smanjuje njegovu pouzdanost i povećava troškove. Pri istoj efikasnosti, V R W imaju veću težinu i dimenzije od konvencionalnih vijaka, što otežava njihovo pričvršćivanje.

Glavni geometrijski elementi i karakteristike koje određuju djelovanje propelera čamca uključuju:
1. diamert vijak D \u003d 2R, što je promjer kruga opisan točkom oštrice koja je najudaljenija od ose vijka. Promjer propelera čamca određen je površinom hidraulični, ili radi, dijelovi pokretača.
2. Radijus propeler čamca R = 0,5D - udaljenost od ose propelera do najudaljenije tačke, tzv. rub lopatice.
3. Geometrijski , ili konstruktivno , korak vijka - H, koji karakterizira mogući pomak vijka u jednom okretu pri kretanju bez klizanja. Konstruktivni nagib propelera određen je nagibom zavojnih linija koje formiraju ispusnu (krmenu) površinu lopatice propelera čamca, a nalazi se po formuli: H=2πrtgѵ,

gdje je r polumjer razmatranog dijela lopatice; tgv - ugao koraka tangente na poluprečniku r.
Razlikovati propelere za čamce konstantan korak H = konst i varijabla H = ϝ(r), u kojem se nagib duž polumjera lopatice mijenja prema nekom zakonu.
4. Strukturni omjer koraka H / D - omjer konstruktivnog nagiba vijka i njegovog promjera.
5. Disk ratio Θ predstavlja omjer ukupne površine svih z lopatica i površine diska koju propeler pomiče, Θ=A/Ad=(2zbcp(D-dc))/(πDD),

6. LED , ili relativno , poluprečnik lopatice, koji je odnos poluprečnika pojasa pritiska lopatice R0 i najvećeg poluprečnika propelera R. Obično se pretpostavlja da je centar pritiska, koji karakteriše tačku primene rezultante svih sila na sečivo, poklapa se sa težištem ispravljene površine sečiva.
7. Profil sečiva , što se podrazumijeva kao trag dijela lopatice propelera čamca ispravljenog u ravninu kružnim cilindrom koji je koaksijalan s njim u datom polumjeru.

Za karakterizaciju načina rada propelera u cjelini koristi se koncept gazećeg sloja. Linearni korak hp vijka je put koji vijak pređe u aksijalnom smjeru tokom jednog okretaja = vp / hp

Omjer linearnog koraka prema promjeru vijka naziva se relativni korak ili jednostavno korak vijka. λp=hp /D=Vp/nD

Korak vijka je udaljenost koju vijak prijeđe u jednom okretu u čvrstom tijelu.

Bezdimenzionalne hidrodinamičke karakteristike propelera, predstavljene kao krivulje kao funkcija relativnog koraka, nazivaju se krivulje djelovanja. Uz njihovu pomoć možete odrediti naglasak, moment, efikasnost vijka u različitim načinima rada.

Grafikon takođe prikazuje λ1=H1/D - omjer nulte stope ili hidrodinamički omjer koraka.

λ2=H2/D- omjer koraka nultog momenta.

Na λp ›λ2, k2‹ 0, vijak radi u turbinskom režimu, stvarajući obrtni moment zbog energije protoka.

U opsegu promjene relativnog koraka λ1 ‹ λp‹ λ2, propeler se ne može koristiti ni kao propeler ni kao turbina. Radna površina propelera kao brodskog propelera je raspon relativnih koraka 0 ‹ λp ‹ λ1, gdje je P› 0

U svakom konkretnom slučaju, u projektnim uslovima, propeler mora da radi u opsegu relativnih koraka koji odgovaraju visokim vrednostima efikasnosti, što se obezbeđuje odgovarajućim izborom geometrijskih karakteristika propelera.

Jedan od najvažnijih ciljeva modelskog hidrodinamičkog ispitivanja propelera je dobijanje sistematizovanih eksperimentalnih podataka neophodnih za projektovanje propelera. Ovi materijali se dobijaju ispitivanjem određenih serija vijaka. Kada razvijaju niz modela, nastoje postići sistematsku promjenu svojih najvažnijih strukturni elementi, što značajno utiče na hidrodinamičke karakteristike propelera.

Takvi elementi su: odnos koraka H/D, odnos diska A/Ad, broj lopatica Z, relativna debljina lopatice Ω, oblik preseka lopatice, njena kontura.

Ispitni materijali su prikazani na dijagramima koji sadrže krivulje djelovanja vijaka serije, koje se razlikuju samo u omjeru koraka. Dijagram prikazuje krivulje faktora potiska K1 i efikasnost u funkciji gazećeg sloja.

Svaka serija propelera koji se razlikuje u omjeru koraka predstavljena je sa dva dijagrama: dijagramom ugrađenim u osa k1-λp i dijagramom ugrađenim u osa k2-λp.

Prvi dijagram se naziva dijagram trupa, koristi se kada otpor vuče trupa broda i snaga elektrane koja je potrebna da se osigura brzina broda navedena u projektnom zadatku služe kao polazni tačka za proračun propelera. Dijagram konstruiran u k2-λp osovinama naziva se mašinski dijagram. Ovaj grafikon se koristi kada je dat kapacitet elektrane projektovanog broda, a dostižna brzina je željena vrijednost.

Najjednostavniji oblik projektnog zadatka propelera, koji omogućava nedvosmisleno određivanje geometrijskih elemenata propelera unutar date serije, je slučaj kada su brzina rotacije n, prečnik propelera D, translaciona brzina propelera Vp i potrebna naveden je stop ili raspoloživa snaga na propeleru Np. S obzirom na ove vrijednosti, moguće je izračunati relativni korak λp i koeficijent potiska k2, koji određuju jedinu tačku u polju dijagrama koja na jedinstven način određuje omjer koraka i efikasnost propelera.