Sile koje djeluju na brod tijekom kormilarenja i manevriranja.

Svojstva krila

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

Teorija krila, koja se razmatra u hidromehanici broda, omogućuje određivanje prirode raspodjele aero- i hidrodinamičkih utjecaja na trup kada se kreće na granici dva medija i pronalaženje veličine, smjera i točka primjene rezultante tih sila, a time i aero- i hidrodinamičkih momenata u odnosu na okomitu os. Ovi podaci, u kombinaciji sa silama i momentima koje na trup primjenjuju komande, određuju translatorno i kutno gibanje plovila dane mase.

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

Da bismo dobili te uzorke, razmotrimo osnovna svojstva krila u odnosu na trup broda.

Ako se krilo giba linearno u strujanju vode ili zraka pod nekim napadni kut, zatim, pored frontalne sileotpornost, usmjeren suprotno kretanju, tu se također pojavljuje sila podizanja, usmjerena okomito na nadolazeći tok.

Veličina sile uzgona je, prema prvoj aproksimaciji, proporcionalna napadnom kutu. Ona može znatno premašiti silu otpora, pa se rezultanta tih sila ne poklapa sa smjerom toka, već je otklonjena prema smjeru poprečnog kretanja.

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

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

Riža. 4.1. Hidrodinamička sila R, nanesena 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 pod i povucite ja čelo), kao i projekcije sila R na brodskim osovinama (poprečno R g i uzdužni R x ). Očito je da poprečna hidrodinamička sila R g stvara moment u odnosu na okomitu os koja prolazi kroz težište (CG) posude R g l R .

Napominjemo da se središnja postaja uvijek nalazi u blizini središnjeg središta, a položaj središnjeg središta ovisi o arhitekturi nadzemnog dijela i trimu plovila.

Sile i momenti koji djeluju na brod tijekom kormilarenja.

Sve sile koje djeluju na brod, prema trenutno prihvaćenoj klasifikaciji, dijele se u tri skupine: pogonske, vanjske i reaktivne.

Pogonske sile uključuju sile koje stvaraju upravljačke jedinice kako bi se plovilu dalo potrebno linearno i kutno gibanje. Takve sile uključuju potisak propelera, bočnu silu kormila, sile koje stvaraju samohodni topovi itd.

Vanjske sile uključuju pritisak vjetra, morske valove i struje. Te sile, uzrokovane vanjskim izvorima energije, u većini slučajeva ometaju manevriranje.

Reaktivne sile obuhvaćaju sile i momente koji proizlaze iz gibanja plovila pod utjecajem pogonskih i vanjskih sila. Reakcijske sile ovise o linearnim i kutnim brzinama.

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

Inercijske sile i momenti uzrokovani su tromošću posude i pridruženih fluidnih masa. Ove sile nastaju samo u prisutnosti ubrzanja - linearnih, kutnih, centripetalnih.

Sila inercije uvijek je usmjerena u smjeru suprotnom od akceleracije. Kod ravnomjernog pravocrtnog gibanja posude ne nastaju inercijske sile.

Neinercijske sile i njihovi momenti uzrokovani su viskoznošću morske vode, dakle hidrodinamičke sile i momenti. Kada se razmatraju problemi upravljivosti, obično se koristi pokretni koordinatni sustav povezan s plovilom s ishodištem u c. t. Pozitivan smjer osi: X - u nosu; Y - prema desnoj strani; Z - dolje. Očitavanje pozitivnog kuta uzima se u smjeru kazaljke na satu, međutim, uz rezerve u pogledu kuta kormila, kuta zanošenja i kuta smjera vjetra.

Pozitivnim smjerom pomaka kormila smatra se pomak koji uzrokuje cirkulaciju u smjeru kazaljke na satu, tj. pomak na desnu stranu (list kormila se okreće suprotno od kazaljke na satu).

Pozitivan kut zanošenja smatra se kutom pri kojem strujanje vode dolazi s lijeve strane i stoga stvara pozitivnu poprečnu hidrodinamičku silu na trupu. Ovaj kut zanošenja javlja se na desnoj cirkulaciji posude.

Inercijske sile i momenti

Tijekom pravocrtnog i krivocrtnog gibanja plovila ili konvoja, sili inercije se također mogu dodati sile potiska propulzora, otpor gibanju i sile koje nastaju na trupu i kormilu.

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

sila inercije pri translatornom gibanju

(4.1)

centrifugalna komponenta sile tromosti tijekom ravnomjernog krivuljastog gibanja

(4.2)

U posljednjim formulama:

- tjelesna težina (plovila ili konvoja), kg;

- ubrzanje, m/sek 2 ;

- radijus zakrivljenosti putanje kretanja, m;

- brzina tijela, m/sek.

Jednadžba (4.2) se također može prepisati na sljedeći način:

, (4.3)

Gdje - kutna brzina rotacije posude, rad/sek.

Pri neujednačenom gibanju posude na nju će sa strane tekućine djelovati sljedeće inercijske sile vezane uz osi: X I Y .

(4,4)

a kod neujednačenog rotacijskog gibanja - i inercijski moment u odnosu na okomitu os koja prolazi kroz c. T.,

(4.5)

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

, - komponente brzine kretanja po osi

,- dodane mase tekućine pri kretanju duž osi OH I OY;

- koeficijent dodanog momenta tromosti pri rotaciji posude oko okomite osi (zbog dodane mase tekućine);

- kutna brzina rotacije posude u odnosu na ovu os.

Pri krivocrtnom kretanju posude pojavit će se centripetalna akceleracija koja će uzrokovati pojavu komponenti centrifugalne sile tromosti tekućine. Ove komponente će se odrediti u skladu s izrazom (4.3) kako slijedi:

(4.6)

Sam brod, kada se kreće u zakrivljenom smjeru, također ima inerciju. U tom slučaju, inercijski moment koji djeluje na brod bit će određen na sljedeći način:

(4.7)

Uzimajući u obzir sve gore raspravljene komponente inercijalnih sila, pišemo

(4.8)

Utjecaj kormila na upravljivost plovila

Dok se plovilo kreće prema naprijed na ravnom kursu (Sl. 4.2 položaj ) na njega će djelovati pokretačka sila
kretanje naprijed i snagu otpor vode, koji je usmjeren na podvodni dio trupa duž DP (simetrično uz bokove plovila).

Prilikom pomicanja upravljača iz DP u kut protutok vode stvara hidrodinamički tlak na list kormila, koji se razlaže na dvije komponente; - upravljačka snaga I - sila kočenja.

Razmotrimo djelovanje sile upravljanja do broda. Da bismo to učinili, primijenimo u c. tj. Posuda ima dvije suprotno usmjerene sile I , jednaka i paralelna sili . Ovlasti I čine par sila, a udaljenost iz c. središte broda do središta kormila bit će rame ovog para. Generira se okretni moment upravljača
, što uzrokuje rotaciju broda.

Vrijednosti sila i momenata za izolirano kormilo mogu se izraziti kroz bezdimenzionalne koeficijente kako slijedi:

(4.9)

(4.10)

(4.11)

Gdje
- bezdimenzionalni koeficijent uzdužne sile na upravljaču;
- bezdimenzionalni koeficijent bočne sile na upravljaču;
- bezdimenzionalni koeficijent momenta na upravljaču; - gustoća vode, kg/m3; - površina lista kormila, m2; - brzina protoka vode na upravljač, m/s; - prosječna širina upravljača, m;
- moment na volanu; - bočna sila na volanu; - uzdužna sila na upravljaču.

Sila upravljanja pravog broda ne ovisi samo o području kormila, kutu pomaka i brzini okolnog toka oko njega, već io konstrukcijskim značajkama brodskog trupa, njegovih propulzora i kormilara .

Optimalni kut kormila u odnosu na središnju ravninu plovila obično je kut od 40-45°. Daljnjim povećanjem kuta pomaka povećava se sila otpora , koji na kormilu ima učinak kočenja i smanjuje brzinu plovila.

Vrijednost poluge ovisi o položaju c. t. plovila po dužini trupa. Što je veća udaljenost od krme plovila do c. tj. što će rame biti veće . Od vrijednosti , pak, ovisi o vrijednosti zakretnog momenta
. Ako je moment okretanja pretjerano velik, brod će biti preosjetljiv na kormilo i bit će nestabilan na kursu.

Prilikom pomicanja kormila povećava se otpor vode i smanjuje brzina kretanja, stoga na ravnim kursevima treba izbjegavati česta pomicanja kormila. Pri vožnji po ravnoj liniji i kutovima upravljanja od 5° pad brzine je oko 2%, za 10°-3%. Iskusni kormilari, kada se kreću stalnim kursom, u prosjeku otklone upravljač ne više od 0,8-1,0°, a gubitak brzine ne prelazi 0,5-0,6%.

Pomicanje kormila uzrokuje pomicanje (drift) plovila u smjeru suprotnom od okretanja zbog sile , u ovom slučaju, najveća vrijednost pomaka opažena je na krmi plovila. Ovu okolnost treba uzeti u obzir prilikom skretanja u blizini vezova, drugih plovila, plićaka i sl.

Slika 4.2 Djelovanje kormila kada se brod kreće prema naprijed.

U procesu kretanja duž zakrivljene staze na trupu broda dolazi do preraspodjele hidrodinamičkih sila otpora vode zbog činjenice da vodeni mlazevi udaraju na vanjsku stranu pod određenim kutom u odnosu na trup, generirajući sile , koji se obično nazivaju položajnim. U tom slučaju raste pritisak vode na vanjskoj strani i rezultanta položajnih sila (vidi sliku 4., položaj ) bit će usmjerena pod kutom prema DP. Može se rastaviti na dvije komponente: I . Točka primjene sile nalazi se u središtu tlaka (c.p.) podvodnog dijela trupa i pomiče se prema nadolazećem toku, veća je brzina gibanja i kut sudara mlaznica s trupom plovila. Kao što testovi modela pokazuju, nalazi se u pramčanom dijelu plovila na udaljenosti od oko 1/4 duljine trupa od debla. Za analizu utjecaja položajnih sila na brod primjenjujemo na njegovu c. tj. dvije suprotno usmjerene sile I , jednaka i paralelna sili . Ovlasti I s ramenom čine par sila čiji zakretni moment
koji se naziva položajni moment.

Vrijednost položajnog momenta ovisi o obliku i dimenzijama trupa broda, njegovoj brzini kretanja i kutnoj brzini vrtnje. Posljedično, kada se plovilo kreće duž zakrivljene putanje, ono će biti podvrgnuto ukupnom momentu okretanja jednakom momentu kormila i momentu položaja, tj.
.

U nastavku su dane vrijednosti hidrodinamičkih sila i momenata izražene kroz bezdimenzionalne koeficijente.

(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; - gustoća vode, kg/m3; - uronjena površina dijametralnog stražnjice, m2; - brzina protoka vode na trup broda, m/s; - duljina plovila, m;
- hidrodinamički moment na trupu broda; - komponenta hidrodinamičke sile na trup broda; - uzdužna komponenta hidrodinamičke sile na trup broda.

Nakon svladavanja sila tromosti pravocrtnog gibanja, brod se počinje kretati po zakrivljenoj putanji. U to će vrijeme na brod, kao i na svako tijelo koje se kreće duž zavoja, djelovati centrifugalna sila (vidi sliku 4.2, položaj
), priloženo u c. t. plovila i usmjerena u smjeru suprotnom od okreta. Veličina centrifugalne sile izravno je proporcionalna masi posude
, kvadrat brzine translatorno gibanje i obrnuto proporcionalan polumjeru zakrivljenosti putanje tj. .
.

Rotacijsko kretanje posude uzrokuje pojavu statičkih sila otpora vode I (vidi sliku 4, položaj IV), uslijed čega nastaje zakretni moment
, koji se naziva momentom prigušenja. Usmjeren je u smjeru suprotnom od smjera rotacije posude i sprječava njeno okretanje. Moment prigušenja postiže najveću vrijednost kada se plovilo okreće na jednom mjestu, što objašnjava dugo vrijeme okreta.

Stoga, kada se plovilo kreće naprijed s kormilom skrenutim duž zakrivljene putanje, bit će podvrgnuto općoj sili okretanja.

moment jednak algebarskom zbroju momenata upravljanja, položaja i prigušenja, tj.

Snaga plovila- sposobnost njegovog tijela da se ne uruši ili promijeni svoj oblik pod utjecajem stalnih i privremenih sila

Sile koje djeluju na trup plutajućeg plovila

Na trup broda djeluju privremene i stalne sile. Pod privremenim silama podrazumijevaju se sile koje nastaju tijekom ljuljanja broda na neravnoj vodenoj površini: sile tromosti masa broda i sile otpora vode. Konstante uključuju statičke sile, težinu plovila i pritisak vode na potopljeni dio trupa - sile oslonca. Sile koje djeluju na brod koji pluta na mirnoj vodi, unatoč jednakim rezultantama, raspoređene su neravnomjerno po duljini trupa. Nosne sile su raspoređene po dužini prema volumenu trupa uronjenog u vodu i karakterizirane su oblikom formacije duž okvira. Sile težine raspoređene su po duljini trupa ovisno o položaju njegovih elemenata, kao što su jarboli, pregrade, mehanizmi, nadgrađe, instalacije, tereti itd. Ispada da u jednom dijelu po duljini trupa noseći dio trupa nosi mjeru 100 m. sile prevladavaju nad silama težine, a s druge - obrnuto.

Savijanje trupa broda uzrokovano neravnomjernim rasporedom sila koje na njega djeluju. 1 - krivulja sile težine; 2 - krivulja nosivih sila.
Neravnomjeran raspored težine i nosivih sila po duljini trupa rezultira općim uzdužnim savijanjem trupa broda. Te sile svoju najveću vrijednost postižu kada se brod giba kursom okomitim na smjer vala, čija je duljina jednaka duljini broda. Kada vrh vala prolazi blizu središnjeg dijela, stvaraju se višak potpornih sila u srednjem dijelu trupa uz nedostatak istih na ekstremitetima.

U tom slučaju neravnomjerna raspodjela sila oslanjanja rezultira savijanjem tijela (a). Nakon kratkog vremena, brod se pomiče prema dnu vala, dok se višak potpornih sila pomiče prema krajevima, uzrokujući otklon trupa (b). Uslijed ljuljanja plovila, koje se događa u valovima, inercijske sile djeluju na trup, vršeći dodatni udar na njega, a tijekom plovidbe velikom brzinom protiv velikog nadolazećeg vala, kada donji dio pramca udari u vodu ( fenomen udara), nastaju dodatna udarna ili dinamička opterećenja.

Pojam čvrstoće broda

Čvrstoća broda je sposobnost njegovog trupa da ne mijenja svoj oblik i da se ne uruši pod utjecajem privremenih i trajnih sila. Razlikuje se opća i lokalna čvrstoća posude.

Ukupna uzdužna čvrstoća trupa broda je njegova sposobnost da izdrži vanjske sile koje djeluju duž njegove duljine.

Cjelokupnu čvrstoću plovila osigurava vodonepropusna oplata, a to su trup i gornja paluba, podnice ostalih paluba, uzdužne pregrade s njihovim nosivim konstrukcijama i svim konstrukcijskim spojevima koji imaju duljinu veću od visine boka.

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

Kako bi se osigurala lokalna čvrstoća pojedinih konstrukcija, predviđena je posebna lokalna armatura.

Osim čvrstoće, brodske konstrukcije moraju biti i stabilne, tj. ne smiju mijenjati svoj oblik pod utjecajem tlačnih sila (npr. ne smije biti izbočenja paluba, savijanja pregrada i sl.). Kako bi se osigurala potrebna stabilnost konstrukcija, na njih se postavljaju dodatna ukrućenja ili druga pojačanja.

Proračun ukupne čvrstoće broda svodi se na određivanje veličine njegovih čvrstih veza i izračunavanje unutarnjih naprezanja koja nastaju u njima pod utjecajem primijenjenih sila. Ako rezultirajuća naprezanja ne prelaze ona dopuštena za dati materijal, tada je čvrstoća posude osigurana; ako je obrnuto, tada treba povećati veličinu veza i ponovno izračunati čvrstoću. Za takav proračun potrebno je poznavati moment otpora poprečnog presjeka na sredini duljine trupa broda.

U konstrukcijskoj mehanici tijelo se uzima kao šuplja kompozitna greda složene strukture. Proračun takve grede svodi se na izračunavanje momenta otpora tzv. ekvivalentne grede, koja je konvencionalna spregnuta greda, čiji pojedini dijelovi imaju površinski i visinski raspored sličan odgovarajućim elementima čvrstih spojeva trupa. uključeni u osiguranje uzdužne čvrstoće posude. Približno najmanja vrijednost momenta otpora određena je formulom

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

F – površina poprečnog presjeka uzdužnih veza;

H – visina boka broda. Unutarnja naprezanja bvn tijekom savijanja grede, kao što je poznato, nalaze se formulom

gdje je M najveći moment savijanja po duljini posude. Moment savijanja ovisi o pomaku i duljini posude i izražava se odnosom

gdje je k koeficijent proporcionalnosti koji varira od 20 do 40 ovisno o vrsti posude.

Sile i momenti koji djeluju na brod. Pri analizi sila koje djeluju na plovilo ono se smatra okomitim krilom simetričnog profila u odnosu na središnju ravninu (DP). U odnosu na brod, glavna svojstva krila formulirana su na sljedeći način: ono se kreće pravocrtno u struji vode ili zraka pod određenim napadnim kutom, tada osim sile otpora, usmjerene suprotno kretanju, pojavljuje se sila dizanja, usmjerena okomito na nadolazeći tok. Zbog toga se rezultanta tih sila ne poklapa sa smjerom strujanja. Veličina rezultantnih sila proporcionalna je napadnom kutu i kvadratu brzine nadolazećeg toka; Točka primjene rezultantne sile pomaknuta je duž DP od središta područja krila prema strujanju. Što je napadni kut oštriji, veća je veličina ovog pomaka. Kod napadnih kutova blizu 90 stupnjeva, točka primjene rezultantne sile poklapa se sa središtem jedra (za površinski dio plovila) i središtem bočnog otpora (za podvodni dio); U odnosu na podvodni dio trupa broda: napadni kut je kut zanošenja, a za površinski dio smjerni kut (CA) je prividni vjetar; Središte bočnog otpora obično se poklapa s težištem broda, a položaj središta jedra ovisi o položaju nadgrađa.

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

UPRAVLJANJE PLOVILOM 1. 1. Opći pojmovi i definicije Manevriranje je promjena smjera kretanja plovila i njegove brzine pomoću kormila, porivnih uređaja, potisnika radi osiguranja sigurnosti plovidbe ili rješavanja operativnih problema (privez, sidrenje, prolazak kroz uske prostore i dr.). Manevarska sposobnost određena je takvim svojstvima plovila kao što su brzina, propulzija, upravljivost, stabilnost kursa i agilnost, kao i inercijske karakteristike plovila. Manevarska sposobnost broda nije konstantna. Do njegove promjene dolazi pod utjecajem različitih čimbenika (opterećenje, kotrljanje, trim, vjetar itd.), koje navigatori moraju uzeti u obzir prilikom upravljanja plovilom. Propulzija se shvaća kao sposobnost plovila da svlada otpor okoline i kreće se potrebnom brzinom uz najmanji utrošak snage iz glavnih motora. Brzina plovila jedna je od najvažnije karakteristike manevarski elementi plovila. Brzina plovila je brzina kojom se plovilo kreće u odnosu na vodu. Upravljivost je sposobnost plovila da se kreće po zadanoj putanji, odnosno da održava zadani smjer kretanja ili ga mijenja pod utjecajem upravljačkih uređaja. Glavni upravljački uređaji na brodu su upravljački uređaji, pogonski uređaji i aktivni upravljački uređaji. Upravljanje kombinira dva svojstva: stabilnost kursa i agilnost. Stabilnost kursa je sposobnost broda da zadrži svoj pravac. Okretnost je sposobnost plovila da promijeni smjer kretanja i opiše putanju zadane zakrivljenosti. Stabilnost kursa i agilnost su u sukobu. Što je pravocrtno kretanje plovila stabilnije, to ga je teže okretati, odnosno pogoršava se okretnost. Ali s druge strane, poboljšanje sposobnosti okretanja broda otežava njegovo kretanje u stalnom smjeru; u ovom slučaju, održavanje broda na kursu povezano je s napornim radom kormilara ili autopilota i čestim promjenama kormilo. Pri projektiranju brodova nastoje pronaći optimalna kombinacija ova svojstva. Upravljivost plovila uglavnom je određena relativnim položajem tri točke: težište (CG), središte primjene svih sila otpora gibanju i središte primjene pogonskih sila (slika 1. 4). . Riža. 1. 4. Položaj središta rotacije plovila

UPRAVLJIVOST PLOVILA Ako težište pri određenom opterećenju plovila ostane nepomično, tada središte djelovanja sila otpora nema stalno mjesto. Ovisno o kretanju plovila, mijenja se ukupni vektor sila otpora vodene i zračne sredine, a točka njegovog djelovanja na plovilo obično se pomiče duž središnje ravnine. Prilikom okretanja brod se okreće oko okomite osi (centra rotacije - P), koja prolazi kroz središte 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 podložniji je skretanju. Položaj središta primjene pogonskih sila ovisi o načinu rada propulzije, položaju kormila, utjecaju vjetra, strujanja itd. Ovisno o položaju ove tri točke mogu se pojaviti popratne pojave kada plovilo plovi kroz brod. potezi: kotrljanje, trim, bočni pomak. Zbog utjecaja tekućih masa vode i vjetra na trup, propeler i kormilo, čak i pri mirnom moru i slabom vjetru, brod ne ostaje stalno na zadanom kursu, već odstupa od njega. Odstupanje plovila od kursa kada uspravan položaj kormilo se naziva brzina skretanja. Amplituda skretanja plovila u mirnom vremenu je mala. Stoga, da bi se zadržao na kursu, potrebno je malo pomaknuti upravljač udesno ili ulijevo. Pri jakom vjetru i valovima stabilnost kursa broda značajno se pogoršava. Na brzinu skretanja plovila uvelike utječe položaj nadgrađa. Na onim brodovima s krmenim nadgrađem dolazi do povećanja skretanja, jer krma gotovo uvijek ide “niz vjetar”, a pramac ide “niz vjetar”. Ako je nadgrađe u pramcu, tada brod izbjegava vjetar. Kretanje broda u vjetar naziva se njihanje. Ovo svojstvo, kao i skretanje, je nedostatak plovila, o njemu se uvijek mora voditi računa pri izvođenju raznih manevara, posebno u skučenim uvjetima.

CIRKULACIJA Kruženje je putanja koju opisuje težište plovila kada se kreće s kormilom zakrivljenim pod stalnim kutom. Cirkulaciju karakteriziraju linearne i kutne brzine, polumjer zakrivljenosti i kut zanošenja. Kut između vektora linearne brzine broda i središnje ravnine naziva se kut zanošenja (β). Ove karakteristike ne ostaju konstantne tijekom manevra. Cirkulacija se obično dijeli na tri razdoblja: manevarski, evolutivni i ustaljeni. Period manevriranja je period tijekom kojeg je kolo upravljača pomaknuto pod određenim kutom. Od trenutka kada se kormilo počne pomicati, brod se počinje zanositi u smjeru suprotnom od pomaka kormila, a istovremeno se počinje okretati u smjeru pomaka kormila. U tom razdoblju putanja težišta plovila prelazi iz pravocrtne u zakrivljenu, a brzina plovila opada. Evolucijsko razdoblje je razdoblje koje počinje od trenutka pomicanja kormila i nastavlja se do kraja promjene kuta zanošenja, linearne i kutne brzine. Ovo razdoblje karakterizira daljnje smanjenje brzine (do 30 - 50%), promjena nagiba na vanjsku stranu do 100 i oštro kretanje krme na vanjsku stranu. Razdoblje stacionarnog kruženja je razdoblje koje počinje na kraju evolucijskog razdoblja, a karakterizira ga ravnoteža sila koje djeluju na brod: potiska propelera, hidrodinamičkih sila na kormilo i trup te centrifugalne sile. . Putanja težišta (CG) broda prelazi u putanju pravilnog kruga ili blizu njega. Geometrijski, putanju cirkulacije karakteriziraju sljedeći elementi: Do – promjer stacionarne cirkulacije – udaljenost između središnjih ravnina plovila na dva uzastopna kursa, koji se razlikuju za 180 * pri ravnomjernom gibanju; Dts – taktički cirkulacijski promjer – udaljenost između položaja središnje ravnine (DP) plovila prije početka zaokreta i u trenutku promjene kursa za 180*; l 1 – proširenje – udaljenost između CG pozicija broda prije ulaska u promet do točke cirkulacije na kojoj se kurs broda mijenja za 90*; l 2 – direktni deplasman – udaljenost od početne pozicije CG broda do njegove pozicije nakon zaokreta od 90*, mjerena normalno na izvorni smjer kretanja broda; l 3 – reverzni deplasman – najveći deplasman CG plovila kao posljedica zanošenja u smjeru suprotnom od strane kormila (reverzni deplasman obično ne prelazi širinu plovila B, a na nekim plovilima je u potpunosti odsutan); Tc – period cirkulacije – vrijeme potrebno za okret plovila za 360*.

Utjecaj različitih čimbenika na manevarske sposobnosti plovila. Odnos dužine i širine plovila (L/B). Što je taj omjer veći, to je lošija okretnost broda. To je zbog relativnog povećanja sila otpora na bočno kretanje plovila. Stoga široki i kratki brodovi imaju bolju manevarsku sposobnost od dugih i uskih. Omjer gaza i duljine broda (T/L). Kako se omjer povećava, agilnost broda donekle opada, tj. potpuno natovaren brod će imati lošiju agilnost nego kada je u balastu. Omjer širine i gaza (Š/D). Povećanje ovog omjera dovodi do značajnog poboljšanja agilnosti. Plovila širokog i plitkog gaza okretnija su od plovila dubokog i uskog gaza. Ukupni faktor potpunosti (δ). Kako se koeficijent δ povećava, agilnost se poboljšava, tj. što su konture žile punije, to je njena okretnost bolja. Oblik krme (područje krmenog mrtvaca i punina krme). Područje krmenog mrtvaca ima posebno snažan utjecaj na manevarske sposobnosti plovila. Stoga čak i njegov blagi porast dovodi do naglog povećanja promjera cirkulacije pod svim kutovima kormila. Povećanje napunjenosti krme pomaže poboljšanju manevarskih sposobnosti plovila. Oblik pramčanih konstrukcija plovila ima puno manji utjecaj na sposobnost okretanja nego oblik krme. U pravilu, utjecaj oblika pramca pojavljuje se samo ako postoji značajan zazor pramca (na primjer, kod ledolomaca), što uzrokuje blago povećanje promjera cirkulacije plovila. Dimenzije i konfiguracija volana. Povećanje površine upravljača, kao i druge promjene u obliku upravljača, imaju dvojak učinak na agilnost. Praktični proračuni pokazuju da povećanje površine kormila dovodi do smanjenja promjera cirkulacije pri velikim kutovima kormila i do povećanja pri malim kutovima kormila. Položaj kormila u odnosu na propelere značajno utječe na manevarske sposobnosti plovila. Položaj kormila u spiralnoj struji, zbog povećanja brzine njegovog toka, pridonosi povećanju učinkovitosti kormila i odražava se na manevarske sposobnosti plovila na isti način kao i povećanje kormila područje. Utjecaj pužnog mlaza ogleda se na sl. 1. 17. Utjecaj kuta kormila na manevarske sposobnosti plovila: što površina kormila više ulazi u tok, a – kut kormila je do 45*, b – kut kormila je veći od 45* od propelera. . Kada se kormilo pomakne za više od 45°, učinkovitost njegovog utjecaja na manevarske sposobnosti plovila naglo se smanjuje (slika 1. 17).

Utjecaj različitih čimbenika na okretnu sposobnost plovila. Početna brzina V, kojom se plovilo kreće pravocrtno prije pomicanja kormila, utječe na vrijednosti pomaka naprijed, naprijed i nazad. Na vjetru upravljivost značajno ovisi o brzini plovila: što je brzina manja, to veći utjecaj vjetra na upravljivost. Uzburkano more doprinosi skretanju plovila. Kutovi skretanja ovise o kutu smjera vala i povećavaju se kako se stanje mora povećava. Plovidba će biti posebno nepovoljna uz prisutnost valova vjetra i valova od smjernih kutova od 120°− 180° pri brzini broda bliskoj brzini širenja valova. U tom slučaju amplituda skretanja može biti do 30-50°, a pomicanje kormila na sljedećem valu postaje neučinkovito. Elementi brodskog desanta Trim. Povećanje trima krme poboljšava stabilnost kursa broda i pogoršava njegovu agilnost. S druge strane, trim pramca naglo pogoršava stabilnost kursa - brod postaje krivudav, što komplicira manevriranje u skučenim uvjetima. Stoga se nastoji opteretiti brod tako da tijekom plovidbe ima blagi trim na krmi. Valjanje broda narušava simetriju strujanja oko trupa. Područje uronjene površine izbočine petne strane postaje veće od odgovarajuće površine izbočine podignute strane. Kao rezultat toga, brod nastoji skrenuti u smjeru suprotnom od prevrtanja, tj. u smjeru najmanjeg otpora.

Korištena literatura. 1. 2. 3. Snopkov V.I. Kontrola plovila. / V.I. Snopkov - St. Petersburgu. : ANO NPO Professional, 2004. -536 sa Sharlay G. N. Kontrola pomorskih plovila. / Sharlay G. N. Vladivostok. : Mor. Stanje sveuč., 2009. -503 str. Likhachev A.V. Upravljanje brodom: udžbenik za pomorska sveučilišta. /Likhachev A.V St. Petersburg. : Izdavačka kuća Veleučilište, 2004. 504 str. Pripremili izvanredni profesor Odsjeka za kontrolu i sigurnost na moru Harkovske državne medicinske akademije K. D. P., K. T. N. Tovstokory O. N.

KARAKTERISTIKE INERCIJSKE KOČNICE PLOVILA

Sile i momenti koji djeluju na brod.

Sustav jednadžbi gibanja broda u

Horizontalna ravnina.

Manevarske karakteristike plovila.

Zahtjevi za sadržaj informacija o

Manevarske karakteristike plovila.

Opće informacije o inercijskom kočenju

Svojstva plovila.

7. Značajke vožnje unatrag razne vrste

Brodski pogonski sustavi.

Kočenje plovila.

Posuda kao objekt kontrole.

Transportno plovilo kreće se na granici dvaju medija: vode i zraka, pri čemu doživljava hidrodinamičke i aerodinamičke utjecaje.

Da bi se postigli navedeni parametri gibanja, plovilo mora biti kontrolirano. U ovom smislu brod je kontrolirani sustav. Svaki Upravljani sustav sastoji se od tri dijela: upravljačkog objekta, upravljačkog uređaja i upravljačkog uređaja (stroja ili čovjeka)

Kontrolirati – To je takva organizacija procesa koja osigurava postizanje određenog cilja koji odgovara zadatku upravljanja.

Kad brod plovi pučinom, zadatak upravljanja je u osiguravanju njegovog prijelaza s jedne točke na drugu duž ravne putanje, održavajući zadani kurs i povremeno ga prilagođavajući nakon primanja opažanja. U ovom slučaju smjer je kontrolirana koordinata, a proces održavanja njegove stalne vrijednosti je svrha upravljanja.

Trenutna vrijednost određenog broja koordinata određuje stanje plovila u u trenutku. Ove koordinate su: kurs, brzina, kut zanošenja, bočni pomak u odnosu na opći kurs i itd. Oni su izlazne koordinate. Nasuprot tome, koordinate, koje su razlozi za kontrolirano kretanje nazivaju se unosom . Ovaj kut kormila i brzina propelera . Prilikom odabira vrijednosti ulaznih koordinata, upravljački uređaj (autopilot, navigator) vodi se vrijednostima izlaznih koordinata. Ovaj odnos između posljedice i uzroka naziva se povratna sprega.

Razmatrani kontrolirani sustav je zatvoren, jer upravlja uređajem za upravljanje (navigatorom). Ako upravljački uređaj prestane funkcionirati, tada sustav postaje otvoreni krug i ponašanje upravljačkog objekta (plovila) bit će određeno stanjem u kojem su komande fiksirane (kut kormila, frekvencija i smjer rotacije propelera).

U disciplini "Upravljanje brodom" izučavaju se zadaće upravljanja brodom čije se kretanje događa u neposrednoj blizini prepreka, tj. na udaljenostima usporedivim s veličinom samog upravljačkog objekta, što isključuje mogućnost da ga se smatra točkom (na primjer, kao u tečaju "Navigacija").

Sile i momenti koji djeluju na brod

Sve sile koje djeluju na brod obično se dijele u tri skupine: pogonski, vanjski i reaktivni.

Pokretačima odnosi se na sile koje stvaraju kontrole za prenošenje linearnog i kutnog gibanja plovila. Takve sile uključuju: potisak propelera, bočnu silu kormila, sile koje stvaraju uređaji za aktivno upravljanje (ACS) itd.

Na vanjskeuključuju pritisak vjetra, morske valove i struje. Ove sile u većini slučajeva ometaju manevriranje.

Reaktivnoodnosi se na sile i momente koji proizlaze iz kretanja plovila. Reakcijske sile ovise o linearnoj i kutnoj brzini posude. Po svojoj prirodi reaktivne sile i momenti dijele se na inercijalne i neinercijalne. Inercijske sile i momenti uzrokovani su tromošću posude i pridruženih fluidnih masa. Ove sile nastaju samo kada prisutnost ubrzanja - linearna, kutna, centripetalna. Inercijalna sila uvijek je usmjerena u smjeru suprotnom od ubrzanja. Kod ravnomjernog pravocrtnog gibanja posude ne nastaju inercijske sile.

Neinercijske sile i njihovi momenti uzrokovani su viskoznošću morske vode, dakle hidrodinamičke sile i momenti. Pri razmatranju problema upravljivosti koristi se pokretni koordinatni sustav povezan s plovilom s ishodištem u središtu gravitacije. Pozitivan smjer osi: X – prema nosu; Y – prema desnom boku; Z – dolje. Očitavanje pozitivnog kuta uzima se u smjeru kazaljke na satu, međutim, uz rezerve u pogledu kuta pomaka, kuta zanošenja i kuta smjera vjetra.

Pozitivnim smjerom pomaka kormila smatra se pomak koji uzrokuje cirkulaciju u smjeru kazaljke na satu, tj. pomak na desnu stranu (kormilo se okreće suprotno od kazaljke na satu).

Pozitivan kut zanošenja smatra se kutom pri kojem strujanje vode dolazi s lijeve strane i stoga stvara pozitivnu transverzalnu hidrodinamičku silu na trup broda. Ovaj kut zanošenja javlja se na desnoj cirkulaciji posude.

Opći slučaj gibanja broda opisuje se sustavom od tri diferencijalne jednadžbe: dvije jednadžbe sila duž uzdužne X i poprečne Y osi i jednadžba momenata oko vertikalne Z osi.

Kada se kreće određenom brzinom V, brod doživljava silu
otpor okoliša R (voda i zrak), usmjeren prema
strana suprotna njegovom kretanju.
Hidrodinamičke sile koje djeluju na površinske elemente trupa broda u pokretu mogu se rastaviti na dvije komponente: tangencijalnu i normalnu.
Tangencijalna komponenta naziva se sila trenja, a normalna komponenta sila pritiska. Na slici na odabrani element ovlažene površine posude djeluju sila trenja τ i sila pritiska P. Projiciranje svih elementarnih sila trenja na smjer brzine
gibanja posude i zbrajanjem po cijeloj navlaženoj površini dobivamo rezultantne sile trenja - otpor trenja RTR, uzrokovan djelovanjem viskoznih sila.
Rezultirajuća projekcija sila pritiska na smjer kretanja brzina
posuda V, snimljena preko cijele navlažene površine, određuje otpornost na pritisak RD, koja je određena gustoćom i viskoznošću vode.
Pritisci na površinu posude raspoređeni su neravnomjerno: u pramcu
U dijelovima su veći, u stražnjem dijelu manji. Ova razlika tlaka stvara
otpornost na pritisak, koja je pak podijeljena na dva dijela.
Prvi dio je otpor oblika RF, uzrokovan utjecajem viskoznosti tekućine, drugi dio je valni otpor RB koji ovisi o intenzitetu valnih gibanja tekućine izazvanih pokretnom posudom.
Svako plovilo ima određene izbočene dijelove (kormila, nosače i
fileti propelerske osovine, zigomatične karine, itd.). otpornost na vodu,
uzrokovan njima naziva se otpor izbočenih dijelova RV.Č Osim toga, brod doživljava otpor zraka RVOZ, raspoređen po površini broda koji se kreće.
Dakle, ukupni otpor kretanju plovila zbraja se od sljedećih komponenti:

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

Za određivanje svake komponente impedancije
Koriste se razne metode. Određuje se otpor trenja
proračunom na temelju teorije graničnog sloja. Otpornost
oblici i valni otpor, objedinjeni pod općim nazivom zaostali otpor Ro, određuju se eksperimentalnim metodama ispitivanjem modela brodova u pokusnim bazenima.
U praktičnim proračunima ukupni otpor gibanju broda
izračunava se formulom:

R = C × (ρπV2 / 2) × (S + SHF), (2)

gdje je C ukupni koeficijent otpora;
S - navlažena površina golog tijela;
SHF - navlažena površina izbočenih dijelova;
ρ - gustoća vode;
V je brzina plovila.
Analogno formuli (1), koeficijent impedancije može se prikazati kao zbroj koeficijenata:

C = CTP + CB + SF + S.H. + CWHO ili C = CTP + CO + MW.H. + TKO

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

Pogonsku snagu Pe stvaraju i održavaju brodski propulzori koji pretvaraju mehaničku energiju kretanja plovila prema naprijed.

Tijekom rada porivna jedinica utječe na strujanje koje okružuje plovilo, a trup broda mijenja strujanje u području gdje se porivna jedinica nalazi.

Korisna snaga koju razvija propulzija: N=Pvp

Snaga koju troši pogon Np=Mw

(M-moment koji se prenosi na propulziju od motora, w-kutna brzina vrtnje propelera)

Brodski propulzori su prema principu rada hidraulički ili hidromlazni. Nedavno se koriste zračni propulzori (brodovi na zračni jastuk opremljen propelerima).

Djelovanje se temelji na odbacivanju masa okolnog medija: vode ili zraka, u smjeru suprotnom od smjera kretanja posude. To se postiže priopćavanjem količine gibanja masama koje obrađuju radni elementi pogonske jedinice. Reakciju bačenih masa percipiraju dijelovi pogonskog uređaja. Njegov sastavni dio u smjeru gibanja plovila naziva se porivno zaustavljanje. Sile koje nastaju na elementima propulzije mogu se stvoriti i zbog sila otpora kada se propulzija kreće okruženje, a zbog uzgonske sile - po prirodi slične uzgonskoj sili glavnog krila.

Na brodovima se koriste propeleri razne vrste i namjeni, odlikuje ih jednostavnost izrade, zadovoljavajuća pouzdanost rada i relativno visoka učinkovitost. Razne vrste propelera uključuju propelere s podesivim korakom, koaksijalne suprotno rotirajuće propelere i tandem propelere.

Krilni pogonski uređaj ima specifična svojstva.

Vodomlazni propulzori

Postoje i druge vrste propulzora, među kojima su plinski i rotacijski.

Brodski propulzori su posebni uređaji koji pretvaraju energiju glavnih strojeva u pogonsku silu (korisni potisak) potrebnu za svladavanje otpora okoline kretanju plovila i osiguranje zadane brzine njegova gibanja.
Po principu rada brodski propulzori su hidromlazni, jer stvaraju pogonsku silu zbog reakcije masa vode koje radni dijelovi porivne jedinice – lopatice – izbacuju u smjeru suprotnom od kretanja plovila. Trenutno se u vodenom prometu koriste sljedeće glavne vrste brodskih propulzora: propeler, lopatica, krila i vodeni mlazni pogon. Propeler služi kao glavni tip pogona
za morske brodove. Sastoji se od nekoliko lopatica smještenih na glavčini na jednakim kutnim udaljenostima jedna od druge. Broj lopatica propelera kreće se od 2 do 6. Da bi se spriječile vibracije krmenog kraja brodova s ​​jednim rotorom, broj lopatica propelera je najmanje četiri. Promjer propelera velikih modernih brodova doseže 6 - 8 m.
Postoje tri glavna konstrukcijska tipa propelera: čvrsti propeleri (puni), propeleri s uklonjivim lopaticama (prefabricirani) i propeleri s rotirajućim lopaticama - propeleri s kontroliranim korakom (PVP). Propeler karakterizira njegov korak. Korak vijka je udaljenost za koju će se vrh vijka pomaknuti tijekom jednog punog okretaja vijka kada se vrti u apsolutno krutom tijelu. Propeleri, ovisno o smjeru rotacije, su lijevog i desnog uspona. Za razliku od lopatica VFSh, lopatice propelera s podesivim nagibom mogu se okretati oko svoje uzdužne osi i mijenjati nagib, što omogućuje korištenje pune snage motora pri optimalnoj brzini rotacije u bilo kojem načinu kretanja plovila. Proračun propelera sastoji se od utvrđivanja njegovih geometrijskih karakteristika (promjer, uspon, omjer diska i broj lopatica), koje osiguravaju najveće pogonske kvalitete plovila u njegovom glavnom režimu rada. Dakle, za transportno plovilo, navedene karakteristike trebale bi osigurati najveću brzinu, za plovilo za tegljenje - najveći potisak na kuku uz puno korištenje snage glavnih motora.
Prednosti i nedostaci V R Sh u usporedbi s konvencionalnim propelerom: mogućnost promjene položaja lopatica V R Sh omogućuje vam promjenu sile potiska propelera bez promjene frekvencije i smjera rotacije osovine od pune naprijed do nule. , a zatim u punom rikvercu. To omogućuje korištenje nereverzibilnog motora na plovilu, koji je lakši za održavanje i čiji je radni vijek znatno duži od reverzibilnog motora. S obzirom na to da ne treba rikverc mijenjati silu potiska propelera, već samo okretati lopatice propelera, što se radi daljinski s mosta, vrijeme potrebno plovilu za prijelaz iz jednog načina kretanja do
drugi je značajno smanjen. To poboljšava manevarske sposobnosti plovila i pojednostavljuje rad motora. Ali V R Sh je mnogo složeniji u dizajnu, što smanjuje njegovu pouzdanost i povećava cijenu. Uz istu učinkovitost, V R Sh imaju veću težinu i veličinu od uobičajenih vijaka, što komplicira njihovo pričvršćivanje.

Glavni geometrijski elementi i karakteristike koje određuju djelovanje propelera broda uključuju:
1. Diamert propeler D=2R, što je promjer kružnice koju opisuje točka lopatice najudaljenija od osi propelera. Promjer brodskog vijka određen je površinom hidraulički, ili radnik, pogonski dijelovi.
2. Radius brodski vijak R=0,5D - udaljenost od osi brodskog vijka do najudaljenije točke tzv. rub oštrice.
3. Geometrijski , ili konstruktivna , korak vijka - H, koji karakterizira moguće kretanje vijka po okretaju kada se kreće bez klizanja. Konstruktivni korak propelera određen je nagibom spiralnih linija koje tvore ispusnu (krmenu) površinu lopatice brodskog vijka, a nalazi se po formuli: H=2πrtgѵ,

gdje je r radijus presjeka oštrice koji se razmatra; tgѵ - tangens kuta koraka na radijusu r.
Postoje različite vrste brodskih propelera konstantan korak H = const i varijabla H = ϝ(r), za koji korak duž polumjera oštrice varira prema nekom zakonu.
4. Konstruktivan stav H/D je omjer projektiranog koraka propelera i njegovog promjera.
5. Omjer diska Θ, koji predstavlja omjer ukupne površine svih z lopatica i površine diska koju zahvati propeler, Θ=A/Ad=(2zbcp(D-dc))/(πDD),

6. S obzirom , ili relativna , radijus lopatice, koji je omjer polumjera pritiska lopatice R0 i najvećeg polumjera propelera R. Obično se pretpostavlja da je središte pritiska, koje karakterizira točku primjene rezultante svih sila. na oštricu, podudara se s težištem ispravljene površine oštrice.
7. Profil presjeka oštrice , pod kojim mislimo na trag poprečnog presjeka lopatice propelera čamca ispravljene na ravninu pomoću kružnog cilindra koji je koaksijalan s njom na danom polumjeru.

Za karakterizaciju načina rada propelera u cjelini koristi se koncept koraka. Linearni napredak hp vijka je put koji prijeđe vijak u aksijalnom smjeru tijekom jednog okretaja = vp/hp

Omjer linearnog pomaka i promjera vijka naziva se relativni pomak ili jednostavno pomak vijka. λp=hp /D=Vp/nD

Nagib vijka udaljenost je koju vijak prijeđe u jednom okretaju u vašem krutom tijelu.

Bezdimenzionalne hidrodinamičke karakteristike propelera, prikazane u obliku krivulja u ovisnosti o relativnom napredovanju, nazivaju se radnim krivuljama. Uz njihovu pomoć možete odrediti potisak, moment i učinkovitost vijka u različitim načinima rada.

Grafikon također prikazuje λ1=H1/D - omjer koraka pri nultom zaustavljanju ili omjer hidrodinamičkih koraka.

λ2=H2/D - omjer koraka nultog momenta.

Kada je λp ›λ2, k2‹ 0, propeler radi u turbinskom režimu, stvarajući okretni moment zbog energije protoka.

U području promjena relativne brzine λ1 ‹ λp‹ λ2 propeler se ne može koristiti ni kao pogonski uređaj ni kao turbina. Radno područje propelera kao brodskog porivnog sustava je područje relativnih kretanja 0 ‹ λp ‹ λ1, gdje je P› 0

U svakom konkretnom slučaju, u projektnim uvjetima, propeler mora raditi u rasponu relativnih iskoraka koji odgovaraju visokim vrijednostima učinkovitosti, što se osigurava odgovarajućim izborom geometrijskih karakteristika propelera.

Jedan od najvažnijih ciljeva modelnih hidrodinamičkih ispitivanja propelera je dobivanje sustavnih eksperimentalnih materijala potrebnih za projektiranje propelera. Ovi materijali se dobivaju ispitivanjem određenih serija vijaka. Kada razvijaju niz modela, nastoje postići sustavnu promjenu u svojim najvažnijim konstruktivni elementi, značajno utječući na hidrodinamičke karakteristike propelera.

Takvi elementi su: omjer koraka H/D, omjer diska A/Ad, broj lopatica Z, relativna debljina lopatice Ω, oblik presjeka lopatice, njezina kontura.

Materijali za ispitivanje prikazani su u dijagramima koji sadrže krivulje djelovanja vijaka serije, koji se razlikuju samo u omjeru koraka. Na dijagramu su prikazane krivulje koeficijenta potiska K1 i učinkovitosti u funkciji koraka.

Svaki niz vijaka, koji se razlikuju u omjeru koraka, predstavljen je s dva dijagrama: dijagramom ucrtanim u k1-λp osi i dijagramom ucrtanim u k2-λp osi.

Prvi dijagram naziva se dijagram trupa; koristi se kada se za proračun brodskog vijka polazi otpor tegljenja trupa broda, a snaga elektrane potrebna da se osigura brzina broda navedena u tehničkoj specifikaciji za projekt. . Dijagram konstruiran u k2-λp osi naziva se strojni dijagram. Ovaj dijagram se koristi kada je zadana snaga elektrane plovila koje se projektira, a željena vrijednost je dostižna brzina.

Najjednostavniji oblik zadatka za projektiranje vijka, koji omogućuje jednoznačno određivanje geometrijskih elemenata vijka unutar zadane serije, je slučaj kada brzina vrtnje n, promjer vijka D, translacijska brzina vijka Naznačeni su Vp, kao i potrebni potisak ili raspoloživa snaga na vijku Np. Koristeći ove vrijednosti, moguće je izračunati relativno napredovanje λp i koeficijent potiska k2, koji definiraju jednu točku na polju dijagrama koja jedinstveno određuje omjer koraka i učinkovitost puža.