Dümen ve manevra sırasında gemiye etki eden kuvvetler.

Kanat özellikleri

Kanadın gemi gövdesine göre özellikleri aşağıdaki gibidir. Geminin su altı ve yüzey kısımlarındaki gövdesi, DP'ye göre simetrik, yani simetrik profilli dikey bir kanada benzeyen uzun bir gövdedir.

Bir geminin hidromekaniğinde dikkate alınan kanat teorisi, iki ortamın sınırında hareket ettiğinde gövde üzerindeki aero ve hidrodinamik etkilerin dağılımının doğasını belirlemeyi ve büyüklüğünü, yönünü ve yerini bulmayı mümkün kılar. bu kuvvetlerin bileşkesinin uygulama noktası ve dolayısıyla dikey eksene göre aerodinamik ve hidrodinamik momentler. Bu veriler, kontroller tarafından gövdeye uygulanan kuvvetler ve momentlerle birleştiğinde, belirli bir kütleye sahip bir geminin öteleme ve açısal hareketini belirler.

Geminin gövdesinden kaynaklanan kuvvet ve momentlerin teorik hesaplamaları karmaşık ve zaman alıcıdır ve bu nedenle pratik manevralarda her zaman kullanılamaz. Bununla birlikte, bir kontrol nesnesi olarak geminin davranışının doğru değerlendirilmesi ve tahmin edilmesi için bilgisi büyük önem taşıyan genel modeller vardır.

Bu modelleri elde etmek için, geminin gövdesine göre kanadın temel özelliklerini ele alalım.

Kanat bir miktar su veya hava akışında doğrusal olarak hareket ediyorsa hücum açısı, o zaman ayrıca ön kuvvetlerrezistans, hareketin tersine yönlendirilmiş, aynı zamanda ortaya çıkıyor kaldırma kuvveti, yaklaşan akışa dik olarak yönlendirilir. Kaldırma kuvvetinin büyüklüğü, ilk yaklaşımla, hücum açısıyla orantılıdır. Sürtünme kuvvetini önemli ölçüde aşabilir ve bu nedenle bu kuvvetlerin sonucu akış yönü ile çakışmaz, ancak çapraz yöne doğru saptırılır.

Ortaya çıkan kuvvetin uygulama noktası, DP boyunca kanat alanının merkezinden akışa doğru kaydırılır. Bu yer değiştirmenin büyüklüğü (hidrodinamik kuvvetin enine izdüşümünün omuzu) daha büyüktür, saldırı açısı daha keskindir. 90°'ye yakın hücum açılarında banket sıfıra doğru yönelir, yani uygulama noktası alanın merkezine yaklaşır; yüzey kısmı için - yelkenin merkezine (CS), su altı kısmı için - yanal direnç merkezi (CLR) olarak adlandırılan DP üzerindeki batık kısmın projeksiyon alanının merkezine.

Gövdenin su altı kısmı ile ilgili olarak hücum açısı sürüklenme açısıdır ve yüzey kısmı için görünür rüzgarın yön açısıdır.

Gemi kontrolü konularını incelerken, hareket yönüyle ilişkili kuvvetler yerine, bunların sonuçlarının geminin eksenlerine - uzunlamasına - izdüşümlerini dikkate almak daha uygundur. X ve enine e.

Pirinç. 4.1. Hidrodinamik kuvvet R, geminin gövdesine ve eksen üzerindeki çıkıntısına uygulanır X Ve e

İncirde. 4.1 örnek olarak hidrodinamik kuvveti göstermektedir R ve bileşenleri (kaldırma R altında ve sürükle BEN alın), kuvvet projeksiyonlarının yanı sıra R gemi akslarında (enine R sen ve uzunlamasına R X ). Enine hidrodinamik kuvvetin olduğu açıktır. R sen geminin ağırlık merkezinden (CG) geçen dikey eksene göre bir moment oluşturur R sen ben R .

Merkezi istasyonun her zaman merkezi merkezin yakınında bulunduğunu ve merkezi merkezin konumunun yüzey kısmının mimarisine ve teknenin trimine bağlı olduğunu unutmayın.

Dümen sırasında gemiye etki eden kuvvetler ve momentler.

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

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

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

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

Doğaları gereği, reaktif kuvvetler ve momentler atalet ve atalet olmayan olarak ikiye ayrılır.

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

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

Atalet dışı kuvvetler ve momentleri deniz suyunun viskozitesinden kaynaklanır, dolayısıyla hidrodinamik kuvvetler ve momentlerdir. Kontrol edilebilirlik problemleri göz önünde bulundurulduğunda, genellikle c merkezli gemiyle ilişkili hareketli bir koordinat sistemi kullanılır. t.Eksenlerin pozitif yönü: X - burnun içine; e - sancak tarafına doğru; Z - aşağı. Bununla birlikte, dümen açısı, sürüklenme açısı ve rüzgar yönü açısı ile ilgili çekincelerle pozitif açı okuması saat yönünde alınır.

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

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

Atalet kuvvetleri ve momentleri

Bir geminin veya konvoyun doğrusal ve eğrisel hareketi sırasında, iticilerin itme kuvvetlerine, harekete karşı dirence ve gövde ve dümen üzerinde ortaya çıkan kuvvetlere atalet kuvveti de eklenebilir.

Mekanik kanunlarına (I. Newton kanunları) uygun olarak eylemsizlik kuvvetleri şu şekilde tanımlanabilir:

Öteleme hareketi sırasında atalet kuvveti

(4.1)

Sürekli eğrisel hareket sırasında atalet kuvvetinin merkezkaç bileşeni

(4.2)

Son formüllerde:

- vücut ağırlığı (gemi veya konvoy), kilogram;

- hızlanma, m/sn 2 ;

- hareket yörüngesinin eğrilik yarıçapı, M;

- vücut hareketinin hızı, m/sn.

Denklem (4.2) aşağıdaki şekilde de yazılabilir:

, (4.3)

Nerede - geminin açısal dönüş hızı, rad/sn.

Geminin kararsız hareketi sırasında, eksenlerle ilgili aşağıdaki atalet kuvvetleri sıvı tarafından ona etki edecektir: X Ve e .

(4,4)

ve kararsız dönme hareketi durumunda - ayrıca c'den geçen dikey eksene göre eylemsizlik momenti. T.,

(4.5)

(4.4) ve (4.,5) formüllerinde:

, - eksenler boyunca hareket hızının bileşenleri

,- eksenler boyunca hareket ederken eklenen sıvı kütleleri AH Ve OY;

- kap dikey eksen etrafında döndüğünde eklenen atalet momentinin katsayısı (sıvının eklenen kütlesinden dolayı);

- geminin bu eksene göre açısal dönüş hızı.

Gemi eğrisel bir yönde hareket ettiğinde, merkezcil ivme ortaya çıkacak ve bu da sıvının merkezkaç atalet kuvveti bileşenlerinin ortaya çıkmasına neden olacaktır. Bu bileşenler ifade (4.3)'e göre aşağıdaki şekilde belirlenecektir:

(4.6)

Geminin kendisi de kavisli bir yönde hareket ederken atalete sahiptir. Bu durumda gemiye etki eden eylemsizlik momenti aşağıdaki şekilde belirlenecektir:

(4.7)

Yukarıda tartışılan eylemsizlik kuvvetlerinin tüm bileşenlerini dikkate alarak şunu yazıyoruz:

(4.8)

Dümenin geminin kontrol edilebilirliği üzerindeki etkisi

Gemi düz bir rotada ilerlerken (Şekil 4.2) konum ) itici bir güç buna etki edecektir
ileri yolculuk ve güç DP boyunca gövdenin su altı kısmına (geminin yanları boyunca simetrik olarak) yönlendirilen su direnci.

Direksiyonu DP'den belli bir açıya kaydırırken suyun ters akışı hidrodinamik basınç yaratır iki bileşene ayrılan dümen bıçağı üzerinde; - direksiyon kuvveti Ve - frenleme kuvveti.

Yönlendirme kuvvetinin hareketini düşünün gemiye. Bunu yapmak için c'yi uygulayalım. yani geminin iki zıt yönlü kuvveti vardır Ve , kuvvete eşit ve paralel . Güçler Ve bir çift kuvvet oluşturur ve mesafe c'den. geminin merkezinden dümenin merkezine kadar bu çiftin omuzu olacaktır. Direksiyon torku üretilir
, bu da geminin dönmesine neden olur.

İzole edilmiş bir dümen için kuvvet ve moment değerleri boyutsuz katsayılar aracılığıyla aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

(4.9)

(4.10)

(4.11)

Nerede
- direksiyon simidindeki boyutsuz uzunlamasına kuvvet katsayısı;
- direksiyon simidindeki boyutsuz yanal kuvvet katsayısı;
- direksiyon simidindeki boyutsuz tork katsayısı; - suyun yoğunluğu, kg/m3; - dümen kanadı alanı, m2; - direksiyon simidine su akış hızı, m/s; - ortalama direksiyon simidi genişliği, m;
- direksiyon simidindeki tork; - direksiyon simidindeki yanal kuvvet; - direksiyon simidine uygulanan uzunlamasına kuvvet.

Gerçek bir geminin yönlendirme kuvveti yalnızca dümen kanadının alanına, kayma açısına ve çevresindeki akışın hızına değil, aynı zamanda geminin gövdesinin, iticilerinin ve dümen donanımının tasarım özelliklerine de bağlıdır. .

Dümenin geminin merkez düzlemine göre optimal açısı genellikle 40-45°'lik bir açıdır. Kayma açısının daha da artmasıyla direnç kuvveti artar , dümen üzerinde frenleme etkisi olan ve geminin hızını azaltan.

Kaldıraç değeri c'nin konumuna bağlıdır. t. teknenin uzunluğu boyunca. Geminin kıçından c'ye olan mesafe ne kadar büyük olursa. yani omuz ne kadar büyük olursa . Değerden dönüş momentinin değerine bağlıdır
. Dönme momentinin aşırı büyük olması durumunda gemi dümene aşırı duyarlı olacak ve rotasında dengesiz olacaktır.

Dümeni kaydırırken su direnci artar ve hareket hızı azalır, bu nedenle düz rotalarda dümenin sık kaydırılmasından kaçınılmalıdır. Düz bir çizgide sürerken ve 5°'lik direksiyon açılarında hız düşüşü yaklaşık %2, yani %10°-3'tür. Deneyimli dümenciler sabit bir rotada hareket ederken direksiyon simidini ortalama 0,8-1,0 ° 'den fazla saptırmaz ve hız kaybı% 0,5-0,6'yı geçmez.

Dümenin kaydırılması, kuvvet nedeniyle geminin dönüşün ters yönünde kaymasına (sürüklenmesine) neden olur , bu durumda en büyük drift değeri geminin kıç tarafında gözlenir. Rıhtımların, diğer gemilerin, kıyıların vb. yakınında dönüş yaparken bu durum dikkate alınmalıdır.

Şekil 4.2 Gemi ileri doğru hareket ederken dümenin hareketi.

Geminin gövdesi üzerinde kavisli bir yol boyunca hareket etme sürecinde, su jetlerinin dış tarafa gövdeye belirli bir açıyla çarpması ve kuvvetler oluşturması nedeniyle su direncinin hidrodinamik kuvvetlerinin yeniden dağıtımı meydana gelir. , Bunlara genellikle konumsal denir. Bu durumda dış taraftaki su basıncı artar ve konumsal kuvvetlerin sonucu (bkz. Şekil 4., konum ) DP'ye açılı olarak yönlendirilecektir. İki bileşene ayrılabilir: Ve . Uygulama noktasını zorla gövdenin su altı kısmının basınç merkezinde (c.p.) bulunur ve yaklaşan akışa doğru kayar, hareket hızı ve jetlerin geminin gövdesine çarpma açısı o kadar büyük olur. Model testlerinin gösterdiği gibi, geminin pruvasında, gövdeden gövde uzunluğunun yaklaşık 1/4'ü kadar bir mesafede bulunur. Konumsal kuvvetlerin gemi üzerindeki etkisini analiz etmek için c'ye başvuruyoruz. yani iki zıt yönlü kuvvet Ve , kuvvete eşit ve paralel . Güçler Ve omuzlu dönüş momenti olan bir çift kuvvet oluşturur.
konumsal moment denir.

Konumsal momentin değeri, gemi gövdesinin şekline ve boyutlarına, hareket hızına ve açısal dönüş hızına bağlıdır. Sonuç olarak, gemi kavisli bir yol boyunca hareket ettiğinde, dümen momentine ve konumsal momente eşit bir toplam dönme momentine maruz kalacaktır;
.

Hidrodinamik kuvvet ve momentlerin boyutsuz katsayılarla ifade edilen değerleri aşağıda verilmiştir.

(4.12)

(4.13)

(4.14)

Nerede
- gemi gövdesi üzerindeki boylamasına hidrodinamik kuvvetin boyutsuz katsayısı;
- geminin gövdesi üzerindeki boyutsuz enine kuvvet katsayısı;
- gemi gövdesindeki boyutsuz hidrodinamik moment katsayısı; - suyun yoğunluğu, kg/m3; - çapsal kalçanın daldırılmış alanı, m2; - geminin gövdesine su akış hızı, m/s; - geminin uzunluğu, m;
- gemi gövdesindeki hidrodinamik moment; - gemi gövdesi üzerindeki hidrodinamik kuvvetin bileşeni; - Gemi gövdesi üzerindeki hidrodinamik kuvvetin boyuna bileşeni.

Doğrusal hareketin atalet kuvvetlerinin üstesinden geldikten sonra gemi kavisli bir yörünge boyunca hareket etmeye başlar. Bu sırada gemi, bir viraj boyunca hareket eden herhangi bir cisim gibi, merkezkaç kuvvetinin etkisi altında olacaktır. (bkz. Şekil 4.2, konum
), c'ye eklenmiştir. t. geminin ve dönüşün tersi yönde yönlendirilir. Merkezkaç kuvvetinin büyüklüğü kabın kütlesiyle doğru orantılıdır
, hızın karesi öteleme hareketi ve yörüngenin eğrilik yarıçapı ile ters orantılı yani. .
.

Geminin dönme hareketi, su direncinin statik kuvvetlerinin ortaya çıkmasına neden olur Ve (bkz. Şekil 4, konum IV), bunun sonucunda bir dönme momenti oluşur
, buna sönüm momenti denir. Geminin dönüş yönünün tersi yöne yönlendirilerek dönmesini engeller. Sönümleme momenti, gemi bir yerde dönerken en büyük değerine ulaşır, bu da uzun dönüş süresini açıklar.

Böylece gemi, dümeni kavisli bir yol boyunca saptırılarak ileri doğru hareket ettiğinde, genel bir dönme kuvvetine maruz kalacaktır.

direksiyon, konum ve sönüm momentlerinin cebirsel toplamına eşit bir moment;

Gemi gücü- Vücudunun sabit ve geçici kuvvetlerin etkisi altında çökmemesi veya şeklini değiştirmemesi

Yüzen bir geminin gövdesine etki eden kuvvetler

Geminin gövdesine geçici ve kalıcı kuvvetler etki eder. Geçici kuvvetler, bir geminin dalgalı bir su yüzeyinde sallanması sırasında ortaya çıkan kuvvetleri içerir: gemi kütlelerinin atalet kuvvetleri ve suya direnç kuvvetleri. Sabitler arasında statik kuvvetler, teknenin ağırlığı ve gövdenin su altındaki kısmındaki su basıncı - destek kuvvetleri yer alır. Sakin suda yüzen bir gemiye etki eden kuvvetler, eşit bileşkelere rağmen, teknenin uzunluğu boyunca eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır. Destekleyici kuvvetler, suya batırılmış gövdenin hacmine göre uzunluk boyunca dağıtılır ve çerçeveler boyunca formasyonun şekli ile karakterize edilir. Ağırlık kuvvetleri, direkler, bölmeler, mekanizmalar, üst yapılar, tesisler, yükler vb. gibi elemanlarının konumuna bağlı olarak gövdenin uzunluğu boyunca dağıtılır. Gövdenin uzunluğu boyunca bir bölümde desteğin olduğu ortaya çıktı. kuvvetler ağırlık kuvvetlerine üstün gelir ve diğer yandan tam tersi.

Üzerine etki eden kuvvetlerin eşit olmayan dağılımı nedeniyle gemi gövdesinin bükülmesi. 1 - ağırlık kuvveti eğrisi; 2 - destek kuvvetlerinin eğrisi.
Ağırlığın ve destekleme kuvvetlerinin gövde uzunluğu boyunca eşit olmayan dağılımı, gemi gövdesinin genel olarak uzunlamasına bükülmesine neden olur. Bu kuvvetler, geminin uzunluğu geminin uzunluğuna eşit olan dalganın yönüne dik bir rota üzerinde hareket ettiğinde maksimum değerlerine ulaşır. Dalganın tepesi orta bölümün yakınından geçtiğinde, gövdenin orta kısmında aşırı destek kuvvetleri oluşur, uçlarda ise eksik olur.

Bu durumda, destek kuvvetlerinin eşit olmayan dağılımı gövdede (a) bükülmeye neden olur. Kısa bir süre sonra gemi dalganın dibine doğru hareket ederken aşırı destek kuvvetleri uçlara doğru hareket ederek gövdenin sapmasına neden olur (b). Geminin dalgalar halinde meydana gelen sallanması nedeniyle atalet kuvvetleri gövdeye etki ederek ona ek bir etki uygular ve yaklaşan büyük bir dalgaya karşı yüksek hızda seyrederken pruvanın alt kısmı suya çarptığında ( çarpma fenomeni), ek şok veya dinamik yükler ortaya çıkar.

Gemi gücü kavramı

Bir geminin gücü, gövdesinin şeklini değiştirmemesi ve geçici ve kalıcı kuvvetlerin etkisi altında çökmemesidir. Geminin genel ve yerel gücü arasında bir ayrım yapılır.

Bir geminin gövdesinin genel boyuna mukavemeti, uzunluğu boyunca uygulanan dış kuvvetlere dayanma yeteneğidir.

Geminin genel mukavemeti, gövde ve üst güverteden oluşan su geçirmez kabuk, diğer güvertelerin döşemesi, destek yapılarıyla birlikte uzunlamasına bölmeler ve yan yükseklikten daha büyük bir uzunluğa sahip tüm yapısal bağlantılar tarafından sağlanır.

Gövdenin yerel gücü, bireysel yapılarının ek kuvvetlere (özellikle deniz suyu basıncına ve konsantre yüklere) dayanma yeteneğidir.

Bireysel yapıların yerel mukavemetini sağlamak için özel yerel takviye sağlanır.

Mukavemetin yanı sıra, gemi yapıları da sağlam olmalıdır, yani. basınç kuvvetlerinin etkisi altında şekillerini değiştirmemelidirler (örneğin, güvertelerde şişme, perdelerde bükülme vb. olmamalıdır). Yapıların gerekli stabilitesini sağlamak için üzerlerine ek takviyeler veya diğer takviyeler monte edilir.

Bir geminin genel gücünün hesaplanması, güçlü bağlantılarının boyutunun belirlenmesine ve uygulanan kuvvetlerin etkisi altında bunlarda ortaya çıkan iç gerilimlerin hesaplanmasına bağlıdır. Ortaya çıkan gerilimler belirli bir malzeme için izin verilen değerleri aşmıyorsa, kabın sağlamlığı sağlanır; tam tersi ise bağların boyutları artırılarak mukavemetin yeniden hesaplanması gerekir. Böyle bir hesaplama için gemi gövde uzunluğunun ortasındaki kesitin direnç momentinin bilinmesi gerekir.

Yapı mekaniğinde gövde, karmaşık yapıya sahip içi boş bir kompozit kiriş olarak alınır. Böyle bir kirişin hesaplanması, bireysel parçaları, güçlü gövde bağlantılarının karşılık gelen elemanlarına benzer bir alan ve yükseklik düzenlemesine sahip olan, geleneksel bir kompozit kiriş olan sözde eşdeğer kirişin direnç momentinin hesaplanmasına gelir. Geminin uzunlamasına mukavemetinin sağlanmasında rol oynar. Direnç momentinin yaklaşık olarak en küçük değeri formülle belirlenir.

burada η, 0,5-0,55'e eşit olan kesit alanı kullanım katsayısıdır;

F - boyuna bağlantıların kesit alanı;

H – geminin borda yüksekliği. Bilindiği gibi kiriş bükülmesi sırasında bvn iç gerilmeleri aşağıdaki formülle bulunur:

burada M, kabın uzunluğu boyunca en büyük bükülme momentidir. Eğilme momenti kabın yer değiştirmesine ve uzunluğuna bağlıdır ve şu ilişkiyle ifade edilir:

burada k, geminin tipine bağlı olarak 20 ila 40 arasında değişen bir orantı katsayısıdır.

Gemiye etki eden kuvvetler ve momentler. Gemiye etki eden kuvvetleri analiz ederken, merkez hattı düzlemine (DP) göre simetrik profilli dikey bir kanat olarak kabul edilir. Bir gemiyle ilgili olarak kanadın ana özellikleri şu şekilde formüle edilmiştir: belirli bir saldırı açısıyla su veya hava akışında doğrusal olarak hareket eder, ardından hareketin tersi yöndeki sürükleme kuvvetine ek olarak, Yaklaşan akışa dik olarak yönlendirilen kaldırma kuvveti belirir. Sonuç olarak bu kuvvetlerin bileşkesi akışın yönü ile örtüşmemektedir. Ortaya çıkan kuvvetlerin büyüklüğü hücum açısı ve yaklaşan akış hızının karesi ile orantılıdır; Ortaya çıkan kuvvetin uygulama noktası DP boyunca kanat alanının merkezinden akışa doğru kaydırılır. Saldırı açısı ne kadar keskin olursa, bu yer değiştirmenin büyüklüğü de o kadar büyük olur. 90 dereceye yakın hücum açılarında, bileşke kuvvetin uygulama noktası yelkenin merkezi (geminin yüzey kısmı için) ve yanal direnç merkezi (su altı kısmı için) ile çakışır; Gemi gövdesinin su altı kısmıyla ilgili olarak: Hücum açısı sürüklenme açısıdır ve yüzey kısmı için yön açısı (CA) görünen rüzgardır; Yanal direncin merkezi genellikle geminin ağırlık merkeziyle çakışır ve yelken merkezinin konumu üst yapıların konumuna bağlıdır.

Gemiye etki eden kuvvetler ve momentler. Pirinç. 1. 3. Dış kuvvetlerin gemi gövdesine etkisi

GEMİNİN MANEVRA KABİLİYETİ 1. 1. Genel konseptler Manevra, seyir emniyetini sağlamak veya operasyonel sorunları çözmek (bağlama, demirleme, dar alanlardan geçme vb.) amacıyla bir geminin hareket yönünün ve hızının dümen, sevk cihazları, iticiler kullanılarak değiştirilmesidir. Manevra kabiliyeti, geminin hız, tahrik, kontrol edilebilirlik, rota stabilitesi ve çeviklik gibi niteliklerinin yanı sıra geminin atalet özellikleriyle belirlenir. Geminin manevra kabiliyeti sabit değildir. Değişimi, gemiyi çalıştırırken navigatörlerin dikkate alması gereken çeşitli faktörlerin (yük, yalpalama, trim, rüzgar vb.) etkisi altında meydana gelir. Tahrik, bir geminin çevresel direncin üstesinden gelme ve ana makinelerden en az güç harcayarak gerekli hızda hareket etme yeteneği olarak anlaşılmaktadır. Gemi hızı şunlardan biridir: en önemli özellikler Geminin manevra kabiliyetine sahip unsurları. Bir geminin hızı, suya göre hareket ettiği hızdır. Kontrol edilebilirlik, bir geminin belirli bir yörünge boyunca hareket etme, yani belirli bir hareket yönünü koruma veya kontrol cihazlarının etkisi altında değiştirme yeteneğidir. Bir gemideki ana kontrol cihazları dümen kontrolleri, sevk kontrolleri ve aktif kontrol kontrolleridir. Yol tutuşu iki özelliği birleştirir: rota stabilitesi ve çeviklik. Rota stabilitesi, bir geminin düz yönünü koruma yeteneğidir. Çeviklik, bir geminin hareket yönünü değiştirme ve belirli bir eğriliğin yörüngesini tanımlama yeteneğidir. Rota stabilitesi ve çeviklik birbiriyle çelişiyor. Geminin düz çizgi hareketi ne kadar istikrarlı olursa, onu döndürmek o kadar zor olur, yani çeviklik kötüleşir. Ancak öte yandan geminin dönme kabiliyetinin arttırılması, sabit bir yönde hareket etmesini zorlaştırır; bu durumda gemiyi rotada tutmak, dümencinin veya otopilotun sıkı çalışmasına ve sık sık vites değiştirmesine bağlıdır. dümen. Gemileri tasarlarken bulmaya çalışırlar optimum kombinasyon bu özellikler. Bir teknenin kontrol edilebilirliği esas olarak üç noktanın göreceli konumu ile belirlenir: ağırlık merkezi (CG), harekete karşı tüm direnç kuvvetlerinin uygulama merkezi ve itici güçlerin uygulama merkezi (Şekil 1.4) . Pirinç. 1. 4. Geminin dönme merkezinin konumu

GEMİN MANEVRA KABİLİYETİ Eğer geminin belirli bir yükleme durumunda ağırlık merkezi hareketsiz kalırsa, direnç kuvvetlerinin uygulama merkezi sabit bir konuma sahip değildir. Geminin hareketine bağlı olarak su ve hava ortamlarının direnç kuvvetlerinin toplam vektörü değişir ve bunun gemiye uygulandığı nokta genellikle merkez düzlem boyunca hareket eder. Dönerken, gemi direnç kuvvetlerinin merkezinden geçen dikey bir eksen (dönme merkezi - P) etrafında döner. CG, sürükleme kuvvetlerinin merkezinin önünde yer alıyorsa, gemi rotasında stabildir ve bunun tersi de geçerlidir; eğer CG, sürükleme kuvvetlerinin merkezinin arkasında yer alıyorsa, o zaman gemi rotasında dengesizdir ve sapmaya daha duyarlıdır. İtici kuvvetlerin uygulama merkezinin konumu, iticilerin çalışma moduna, dümenin konumuna, rüzgarın etkisine, akıntıya vb. bağlıdır. Bu üç noktanın konumuna bağlı olarak, eşlik eden olaylar meydana gelebilir. gemi hareketleri: yuvarlanma, trim, yanal yer değiştirme. Sakin denizlerde ve hafif rüzgarlarda bile akan su ve rüzgar kütlelerinin gövde, pervane ve dümen üzerindeki etkisi sonucu gemi sürekli olarak verilen rotada kalmaz, rotadan sapar. Geminin rotadan sapması dik pozisyon dümene yalpalama oranı denir. Sakin havalarda geminin yalpa genliği küçüktür. Bu nedenle, rotasında kalması için direksiyon simidinin hafif sağa veya sola kaydırılması gerekir. Kuvvetli rüzgarlarda ve dalgalarda geminin yön stabilitesi önemli ölçüde bozulur. Geminin yalpalama oranı üst yapının konumundan büyük ölçüde etkilenir. Kıçta üst yapıları olan gemilerde, kıç neredeyse her zaman "rüzgar yönünde" ve pruva "rüzgar yönünde" hareket ettiğinden yalpalama oranı artar. Üst yapı pruvadaysa gemi rüzgardan kaçınır. Geminin rüzgâra karşı hareketine sallanma denir. Bu özellik, tıpkı yalpalama gibi, teknenin bir dezavantajıdır; özellikle sıkışık koşullarda çeşitli manevralar yapılırken her zaman dikkate alınması gerekir.

DOLAŞIM Dolaşım, dümen sabit bir açıyla saptırılarak hareket ederken geminin ağırlık merkezi tarafından tanımlanan yörüngedir. Dolaşım, doğrusal ve açısal hızlar, eğrilik yarıçapı ve sürüklenme açısı ile karakterize edilir. Geminin doğrusal hız vektörü ile merkez düzlem arasındaki açıya sürüklenme açısı (β) adı verilir. Bu özellikler manevra boyunca sabit kalmaz. Dolaşım genellikle üç döneme ayrılır: manevra kabiliyeti yüksek, evrimsel ve sabit. Manevra süresi direksiyonun belirli bir açıya kaydırıldığı süredir. Dümen kaymaya başladığı andan itibaren gemi dümen kaymasının tersi yönde sürüklenmeye başlar ve aynı zamanda dümen kayması yönünde dönmeye başlar. Bu süre zarfında geminin ağırlık merkezinin yörüngesi düz çizgiden kavisliye döner ve geminin hızı düşer. Evrimsel dönem, dümenin kaydırıldığı andan başlayarak sürüklenme açısı, doğrusal ve açısal hızlardaki değişimin sonuna kadar devam eden dönemdir. Bu dönem, hızda daha fazla bir azalma (% 30 - 50'ye kadar), yalpalamanın dış tarafa doğru 100'e kadar değişmesi ve kıç tarafının dış tarafa keskin bir hareketi ile karakterize edilir. Sabit dolaşım periyodu, evrim periyodunun sonunda başlayan ve gemiye etki eden kuvvetlerin dengesi ile karakterize edilen periyottur: pervanenin itme kuvveti, dümen ve tekne üzerindeki hidrodinamik kuvvetler ve merkezkaç kuvveti. Geminin ağırlık merkezinin (CG) yörüngesi, düzenli bir dairenin yörüngesine veya ona yakın bir yörüngeye dönüşür. Geometrik olarak, sirkülasyon yörüngesi aşağıdaki unsurlarla karakterize edilir: Do – sabit dolaşımın çapı – iki ardışık rotada geminin merkez düzlemleri arasındaki mesafe, sabit harekette 180* farklılık gösterir; Dts – taktik sirkülasyon çapı – dönüşün başlangıcından önce ve rota değişikliği anında teknenin merkez düzleminin (DP) konumları arasındaki mesafe 180*; l 1 – uzatma – geminin rotasının 90* değiştiği sirkülasyon noktasına sirkülasyona girmeden önce geminin CG pozisyonları arasındaki mesafe; l 2 - doğrudan yer değiştirme - geminin CG'sinin başlangıç ​​konumundan 90* dönüşten sonraki konumuna kadar, geminin orijinal hareketinin orijinal yönüne dik olarak ölçülen mesafe; l 3 - ters yer değiştirme - dümen tarafının ters yönünde sürüklenmenin bir sonucu olarak geminin CG'sinin en büyük yer değiştirmesi (tersine yer değiştirme genellikle B gemisinin genişliğini aşmaz ve bazı gemilerde tamamen mevcut olmayan); Tc – dolaşım süresi – geminin 360* dönme süresi.

Bir teknenin manevra kabiliyeti üzerindeki çeşitli faktörlerin etkisi. Tasarım faktörleri Geminin uzunluğunun genişliğine oranı (L/B). Bu oran ne kadar büyük olursa geminin çevikliği de o kadar kötü olur. Bunun nedeni, geminin yanal hareketine karşı direnç kuvvetlerindeki göreceli artıştır. Bu nedenle geniş ve kısa gemiler, uzun ve dar gemilere göre daha iyi manevra kabiliyetine sahiptir. Taslak/gemi uzunluğu oranı (T/L). Oran arttıkça geminin çevikliği bir miktar kötüleşir, yani tam yüklü bir geminin çevikliği balastlı duruma göre daha kötü olacaktır. Genişlik/taslak oranı (G/D). Bu oranın artması çeviklikte önemli bir iyileşmeye yol açar. Geniş ve sığ su çekimli gemiler, derin su çekimli ve dar teknelere göre daha çeviktir. Genel bütünlük faktörü (δ). δ katsayısı arttıkça çeviklik artar, yani teknenin hatları ne kadar dolgun olursa çevikliği de o kadar iyi olur. Kıç şekli (kıçtaki ölü ağaç alanı ve kıç dolgunluğu). Kıçtaki ölü ağaç alanı, geminin manevra kabiliyeti üzerinde özellikle güçlü bir etkiye sahiptir. Bu nedenle, hafif bir artış bile tüm dümen açılarında sirkülasyon çapında keskin bir artışa yol açar. Kıç tarafının dolgunluğunun arttırılması, geminin manevra kabiliyetinin arttırılmasına yardımcı olur. Geminin pruva formasyonlarının şekli, dönme kabiliyeti üzerinde kıç şekline göre çok daha küçük bir etkiye sahiptir. Kural olarak, pruva şeklinin etkisi yalnızca önemli pruva açıklığı varlığında (örneğin buz kırıcılarda) ortaya çıkar ve bu da geminin dolaşım çapında hafif bir artışa neden olur. Direksiyon simidinin boyutları ve konfigürasyonu. Direksiyon simidi alanının arttırılmasının yanı sıra direksiyon simidinin şeklindeki diğer değişikliklerin çeviklik üzerinde ikili bir etkisi vardır. Pratik hesaplamalar, dümen alanındaki bir artışın, büyük dümen açılarında sirkülasyon çapında bir azalmaya, küçük dümen açılarında ise bir artışa yol açtığını göstermektedir. Dümenin pervanelere göre konumu geminin manevra kabiliyetini önemli ölçüde etkiler. Dümenin sarmal akıştaki konumu, akış hızının artmasına bağlı olarak dümenin verimliliğinde bir artışa katkıda bulunur ve dümendeki artışla aynı şekilde geminin manevra kabiliyetine de yansır. alan. Vida jetinin etkisi Şekil 2'de yansıtılmıştır. 1. 17. Dümen açısının geminin manevra kabiliyeti üzerindeki etkisi: dümen alanı akışa ne kadar çok girerse, a – dümen açısı 45*'e kadar ise, b – dümen açısı pervaneden 45*'den fazla ise . Dümen 45°'den fazla kaydırıldığında, bunun geminin manevra kabiliyeti üzerindeki etkisinin etkinliği keskin bir şekilde azalır (Şekil 1.17).

Geminin dönme kabiliyetine çeşitli faktörlerin etkisi. Geminin dümeni kaydırmadan önce düz bir çizgide hareket ettiği başlangıç ​​hızı V, ileri, ileri ve geri yer değiştirme değerlerini etkiler. Rüzgarda kontrol edilebilirlik önemli ölçüde geminin hızına bağlıdır: hız ne kadar düşükse rüzgarın kontrol edilebilirlik üzerindeki etkisi o kadar büyük olur. Dalgalı denizler geminin yalpalamasına katkıda bulunur. Yalpa açıları dalganın yön açısına bağlıdır ve deniz durumu arttıkça artar. Rüzgar dalgaları ve 120°− 180° istikamet açılarından dalga yayılma hızına yakın bir gemi hızında kabarma mevcut olduğunda yelken açmak özellikle elverişsiz olacaktır. Bu durumda sapma genliği 30−50°'ye kadar çıkabilir ve dümeni takip eden bir dalga üzerinde kaydırmak etkisiz hale gelir. Gemi inişinin unsurları. Kıç triminin arttırılması geminin rotadaki stabilitesini artırır ve çevikliğini kötüleştirir. Öte yandan, pruva trimi rota stabilitesini keskin bir şekilde kötüleştirir - gemi yalpalamaya başlar ve bu da sıkışık koşullarda manevra yapmayı zorlaştırır. Bu nedenle yolculuk sırasında geminin kıç tarafı hafif trimli olacak şekilde yüklemeye çalışırlar. Geminin yalpalaması, gövde etrafındaki akışın simetrisini bozar. Topuklu taraftaki çenenin batık yüzeyinin alanı, yükseltilmiş taraftaki çenenin karşılık gelen alanından daha büyük olur. Sonuç olarak, gemi yalpalamanın tersi yönde, yani en az direnç yönünde sapma eğilimi gösterir.

Kullanılmış Kitaplar. 1. 2. 3. Snopkov V.I. / V.I.Snopkov - St. Petersburg'da. : ANO NPO Professional, 2004. -536, Sharlay G. N. Marine gemi kontrolü ile. / Sharlay G. N. Vladivostok. : Mor. Durum univ., 2009. -503 s. Likhachev A.V. Gemi yönetimi: Bir ders kitabı. denizcilik üniversiteleri. /Likhachev A.V. St.Petersburg. : Yayın Evi Politeknik Üniversitesi, 2004. 504 s. Kharkiv Devlet Tıp Akademisi Denizde Kontrol ve Güvenlik Bölümü Doçenti K. D. P., K. T. N. Tovstokory O. N.

GEMİN ATALET-FREN ÖZELLİKLERİ

Gemiye etki eden kuvvetler ve momentler.

Gemi hareketi denklem sistemi

Yatay düzlem.

Geminin manevra özellikleri.

Bilgilerin içeriğine ilişkin gereksinimler

Geminin manevra özellikleri.

Genel bilgi Atalet frenleme hakkında

Gemi özellikleri.

7. Geri almanın özellikleri çeşitli türler

Gemi sevk sistemleri.

Gemi freni.

Bir kontrol nesnesi olarak gemi.

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

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

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

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

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

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

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

Gemiye etki eden kuvvetler ve momentler

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

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

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

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

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

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

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

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

Belirli bir V hızıyla hareket ederken gemi bir kuvvetle karşılaşır
çevresel direnç R (su ve hava), yönlendirilmiş
hareketinin karşı tarafı.
Hareket eden bir geminin gövdesinin yüzey elemanlarına uygulanan hidrodinamik kuvvetler iki bileşene ayrılabilir: teğetsel ve normal.
Teğetsel bileşene sürtünme kuvveti, normal bileşene ise basınç kuvveti adı verilir. Şekilde sürtünme kuvveti τ ve basınç kuvveti P kabın ıslak yüzeyinde seçilen elemana etki etmektedir. Tüm temel sürtünme kuvvetlerinin hız yönüne yansıtılması
kabın hareketleri ve bunları tüm ıslak yüzey üzerinde toplayarak, viskoz kuvvetlerin etkisinin neden olduğu sonuçtaki sürtünme kuvvetlerini - sürtünme direnci RTR'yi elde ederiz.
Basınç kuvvetlerinin hareket hızı yönünde ortaya çıkan projeksiyonu
Islak yüzeyin tamamını kaplayan V kabı, suyun yoğunluğu ve viskozitesi tarafından belirlenen basınç direncini (RD) belirler.
Geminin yüzeyindeki basınçlar eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır: pruvada
Kısmen daha büyük, arka kısımda daha küçüktürler. Bu basınç farkı oluşur
basınç direnci, bu da iki parçaya bölünmüştür.
İlk kısım sıvının viskozitesinin etkisinden kaynaklanan şekil direnci RF'dir, ikinci kısım ise hareketli bir kabın neden olduğu sıvının dalga hareketlerinin yoğunluğuna bağlı olan dalga direnci RB'dir.
Her geminin belirli çıkıntılı parçaları vardır (dümenler, braketler ve
fileto pervane milleri, zigomatik karina, vb.). Su direnci,
bunların neden olduğu çıkıntılı parçaların direnci RВ.Ч olarak adlandırılır. Ayrıca, gemi, hareketli geminin yüzeyine dağıtılan RВОЗ hava direncine sahiptir.
Böylece kabın hareketine karşı toplam direnç aşağıdaki bileşenlerden toplanır:

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

Her empedans bileşenini belirlemek için
Çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Sürtünme direnci belirlenir
sınır tabakası teorisine dayalı hesaplamayla. Rezistans
Artık direnç Ro genel adı altında birleştirilen şekiller ve dalga direnci, gemi modellerinin deney havuzlarında test edilmesiyle deneysel yöntemlerle belirlenir.
Pratik hesaplamalarda geminin hareketine karşı toplam direnç
formülle hesaplanır:

R = C × (ρπV2 / 2) × (S + SHF), (2)

burada C toplam direnç katsayısıdır;
S - çıplak gövdenin ıslak yüzeyi;
SHF - çıkıntılı parçaların ıslak yüzeyi;
ρ suyun yoğunluğudur;
V geminin hızıdır.
Formül (1)'e benzer şekilde empedans katsayısı, katsayıların toplamı olarak sunulabilir:

C = CTP + CB + SF + S.H. + CWHO veya C = CTP + CO + S.H. + KİM

burada Co artık direnç katsayısıdır.
Buna göre geminin toplam direnci:
R = (TO + CO + SHF + SVOZ) × (ρπV2 / 2) × (S + SHF) (3).

Pe itici kuvveti, geminin ileri hareketinin mekanik enerjisini dönüştüren gemi iticileri tarafından yaratılır ve korunur.

Operasyon sırasında sevk ünitesi, gemiyi çevreleyen akışı etkiler ve geminin gövdesi, sevk ünitesinin bulunduğu bölgedeki akışı değiştirir.

Tahrik tarafından geliştirilen faydalı güç: N=Pvp

Tahrik tarafından tüketilen güç Np=Mw

(Motordan itiş gücüne iletilen M-tork, pervanenin w-açısal dönüş hızı)

Gemi iticileri çalışma prensibine göre hidrolik veya hidrojettir. Son zamanlarda hava iticileri kullanılmaya başlandı (gemiler hava yastığı pervanelerle donatılmıştır).

Eylem, çevredeki ortamın kütlelerinin (su veya hava) geminin hareket yönünün tersi yönde atılmasına dayanmaktadır. Bu, hareket miktarının tahrik ünitesinin çalışma elemanları tarafından işlenen kütlelere iletilmesiyle gerçekleştirilir. Fırlatılan kütlelerin tepkisi, tahrik cihazının parçaları tarafından algılanır. Geminin hareket yönündeki bileşenine sevk durdurma adı verilir. Tahrik elemanları üzerinde ortaya çıkan kuvvetler, hem tahrikin hareket etmesi sırasındaki direnç kuvvetleri nedeniyle oluşturulabilir. çevre ve kaldırma kuvveti nedeniyle - doğası gereği ana kanadın kaldırma kuvvetine benzer.

Pervaneler gemilerde kullanılır çeşitli türler ve amacı, tasarımın basitliği, tatmin edici operasyonel güvenilirlik ve nispeten yüksek verimlilik ile karakterize edilirler. Pervane türleri arasında ayarlanabilir hatveli pervaneler, koaksiyel ters yönde dönen pervaneler ve tandem pervaneler bulunur.

Kanat tahrik cihazının kendine has özellikleri vardır.

Su jeti iticileri

Gaz jetli ve döner olmak üzere başka tipte iticiler de vardır.

Gemi iticileri, ana motorların enerjisini, ortamın geminin hareketine karşı direncini aşmak ve belirli bir hareket hızı sağlamak için gerekli itici kuvvete (yararlı itme kuvveti) dönüştüren özel cihazlardır.
Çalışma prensibine göre gemi iticileri hidrojettir çünkü tahrik ünitesinin çalışma parçaları (kanatlar) tarafından geminin hareketinin ters yönünde atılan su kütlelerinin reaksiyonu nedeniyle bir itici güç yaratırlar. Şu anda, su taşımacılığında aşağıdaki ana gemi itici türleri kullanılmaktadır: pervane, çarklı, kanatlı ve su jeti iticileri. Pervane ana tahrik türü olarak hizmet eder
deniz gemileri için. Göbek üzerinde birbirinden eşit açısal mesafelerde bulunan birkaç kanattan oluşur. Pervane kanat sayısı 2 ile 6 arasında değişmektedir. Tek rotorlu gemilerin kıç tarafındaki titreşimleri önlemek amacıyla pervane kanat sayısı en az dört adet alınacaktır. Büyük modern gemilerin pervanelerinin çapı 6 - 8 m'ye ulaşmaktadır.
Pervanelerin üç ana yapısal türü vardır: katı pervaneler (katı), çıkarılabilir kanatlı pervaneler (prefabrik) ve dönen kanatlı pervaneler - kontrol edilebilir piçli pervaneler (PVP). Pervane, eğimini karakterize eder. Vidanın adımı, vidayı kesinlikle sert bir gövdede döndürürken, vidanın bir tam dönüşü sırasında vida noktasının hareket edeceği mesafedir. Pervaneler hangi yöne döndüklerine bağlı olarak sol ve sağ eğimdedir. VFSh kanatlarından farklı olarak, ayarlanabilir hatveli pervane kanatları kendi uzunlamasına eksenleri etrafında dönebilir ve eğimi değiştirebilir, bu da geminin herhangi bir hareket modunda optimum dönüş hızında tam motor gücünün kullanılmasını mümkün kılar. Bir pervanenin hesaplanması, ana çalışma modunda gemiye en yüksek sevk kalitesini sağlayan geometrik özelliklerinin (çap, eğim, disk oranı ve kanat sayısı) belirlenmesinden oluşur. Bu nedenle, bir nakliye gemisi için, belirtilen özellikler en yüksek hızı sağlamalı ve bir çekme gemisi için, ana motorların gücünün tam olarak kullanılmasıyla kancaya en yüksek itme kuvvetini sağlamalıdır.
V R Sh'nin geleneksel bir pervaneye göre avantajları ve dezavantajları: V R Sh'nin kanatlarının konumunu değiştirme yeteneği, şaft dönüşünün frekansını ve yönünü tam ileriden sıfıra değiştirmeden pervanenin itme kuvvetini değiştirmenize olanak tanır ve ardından tam tersine çevirin. Bu, bakımı daha kolay olan ve hizmet ömrü ters çevrilebilir bir motora göre önemli ölçüde daha uzun olan, ters çevrilemeyen bir motorun bir gemide kullanılmasına olanak tanır. Pervanenin itme kuvvetini değiştirmek için geri dönmeye gerek olmaması, bunun yerine sadece köprüden uzaktan yapılan pervane kanatlarını döndürmesi nedeniyle, geminin bir hareket modundan geçişi için geçen süre ile
diğeri önemli ölçüde azalır. Bu, geminin manevra kabiliyetini artırır ve motorun çalışmasını basitleştirir. Ancak VR Sh'nin tasarımı çok daha karmaşıktır, bu da güvenilirliğini azaltır ve maliyetini artırır. Aynı verimlilikte VR Sh, geleneksel vidalardan daha fazla ağırlığa ve boyuta sahiptir, bu da bunların sabitlenmesini zorlaştırır.

Bir tekne pervanesinin hareketini belirleyen ana geometrik unsurlar ve özellikler şunları içerir:
1. Çap Pervane D=2R, pervane ekseninden en uzakta olan bıçağın noktasıyla tanımlanan dairenin çapıdır. Bir tekne pervanesinin çapı alana göre belirlenir hidrolik, veya çalışan, tahrik bölümleri.
2. Yarıçap tekne pervanesi R=0,5D - pervanenin ekseninden en uzak noktaya kadar olan mesafeye denir kenar bıçaklar.
3. Geometrik , veya yapıcı , vida adımı - H, kaymadan hareket ederken vidanın devir başına olası hareketini karakterize eder. Pervanenin yapıcı eğimi, tekne pervanesinin kanadının çıkış (kıç) yüzeyini oluşturan helisel çizgilerin eğimi ile belirlenir ve şu formülle bulunur: H=2πrtgѵ,

burada r, söz konusu bıçak bölümünün yarıçapıdır; tgѵ - r yarıçapındaki adım açısının tanjantı.
Farklı tipte tekne pervaneleri vardır sabit adım H = sabit ve değişken H = ϝ(r), bunun için bıçağın yarıçapı boyunca eğim bazı yasalara göre değişir.
4. Yapıcı tutum H/D, pervanenin tasarım adımının çapına oranıdır.
5. Disk oranı Θ, tüm z kanatların toplam alanının pervane tarafından süpürülen disk alanına oranını temsil eder, Θ=A/Ad=(2zbcp(D-dc))/(πDD),

6. Verilen , veya akraba , kanadın yarıçapı; bu, R0 kanadının basıncının yarıçapının, R0 pervanesinin en büyük yarıçapına oranıdır. Genellikle bileşkenin uygulama noktasını karakterize eden basınç merkezinin olduğu varsayılır. Bıçağa gelen tüm kuvvetler, bıçağın düzleştirilmiş yüzeyinin ağırlık merkezi ile çakışmaktadır.
7. Bıçak bölümü profili bununla, belirli bir yarıçapta kendisiyle ortak eksenli dairesel bir silindir tarafından bir düzlem üzerine düzeltilen bir tekne pervanesi kanadının kesit izini kastediyoruz.

Pervanenin çalışma modunu bir bütün olarak karakterize etmek için adım kavramı kullanılır. Bir vidanın doğrusal ilerlemesi hp, vidanın bir dönüş sırasında eksenel yönde kat ettiği yoldur = vp/hp

Doğrusal ilerlemenin vidanın çapına oranına bağıl ilerleme veya basitçe vida ilerlemesi denir. λp=hp /D=Vp/nD

Vida adımı, vidanın sert gövdenizde bir devirde kat ettiği mesafedir.

Pervanenin göreceli ilerlemenin bir fonksiyonu olarak eğriler şeklinde sunulan boyutsuz hidrodinamik özelliklerine hareket eğrileri adı verilir. Onların yardımıyla çeşitli çalışma modlarında vidanın itme kuvvetini, torkunu ve verimliliğini belirleyebilirsiniz.

Grafik aynı zamanda λ1=H1/D - sıfır adım adım oranını veya hidrodinamik adım oranını da gösterir.

λ2=H2/D - sıfır torkun adım oranı.

λp ›λ2, k2‹ 0 olduğunda pervane türbin modunda çalışarak akış enerjisinden dolayı tork oluşturur.

Bağıl hızdaki λ1 ‹ λp‹ λ2 değişim aralığında pervane, sevk cihazı veya türbin olarak kullanılamaz. Pervanenin bir gemi sevk ünitesi olarak çalışma alanı, 0 ‹ λp ‹ λ1 bağıl hareket aralığıdır, burada P› 0

Her özel durumda, tasarım koşullarında pervanenin, pervanelerin geometrik özelliklerinin uygun seçimiyle sağlanan, yüksek verimlilik değerlerine karşılık gelen bir dizi göreceli ilerlemede çalışması gerekir.

Pervanelerin model hidrodinamik testlerinin en önemli hedeflerinden biri, pervanelerin tasarımı için gerekli olan sistematik deney malzemelerinin elde edilmesidir. Bu malzemeler belirli vida serilerinin test edilmesiyle elde edilir. Bir dizi model geliştirirken en önemli modellerinde sistematik bir değişiklik elde etmeye çalışırlar. yapısal elemanlar Pervanenin hidrodinamik özelliklerini önemli ölçüde etkiler.

Bu tür elemanlar şunlardır: adım oranı H/D, disk oranı A/Ad, kanat sayısı Z, kanadın bağıl kalınlığı Ω, kanat bölümlerinin şekli, konturu.

Test malzemeleri, serideki vidaların yalnızca adım oranında farklılık gösteren hareket eğrilerini içeren diyagramlarda sunulmaktadır. Diyagram, adımın bir fonksiyonu olarak itme katsayısı K1 ve verimliliğin eğrilerini gösterir.

Adım oranları farklı olan her bir vida serisi iki diyagramla temsil edilir: k1-λp eksenlerinde çizilen bir diyagram ve k2-λp eksenlerinde çizilen bir diyagram.

İlk diyagram tekne diyagramı olarak adlandırılır; pervaneyi hesaplamak için başlangıç ​​noktası, gemi gövdesinin çekme direnci ve geminin teknik şartnamede belirtilen hızını sağlamak için gereken elektrik santralinin gücü olduğunda kullanılır. tasarım. k2-λp eksenlerinde oluşturulan diyagrama makine diyagramı denir. Bu diyagram, tasarlanmakta olan geminin enerji santralinin gücü verildiğinde ve ulaşılabilir hızın istenilen değerde olduğu durumlarda kullanılır.

Belirli bir serideki vidanın geometrik elemanlarının kesin olarak belirlenmesine olanak tanıyan bir vida tasarım görevinin en basit şekli, dönme hızı n, vida çapı D, vidanın öteleme hızı Vp'nin de olduğu durumdur. Np vidasındaki gerekli itme kuvveti veya mevcut güç belirtildiği gibi. Bu değerleri kullanarak, diyagram alanında vidanın hatve oranını ve verimliliğini benzersiz şekilde belirleyen tek bir noktayı tanımlayan bağıl ilerlemeyi λp ve itme katsayısı k2'yi hesaplamak mümkündür.