Содержание к диссертации
Введение
1. Существующие проблемы нормирования управляемости судов и теории судовождения 8
1.1. Анализ существующих документов по нормированию управляемости судов 8
1.2. Тенденции современного судостроения 14
1.3. Вопросы проектирования и модернизации судоходных каналов ... 16
1.4. Анализ существующих результатов исследований по определению положения «полюса поворота» при маневрировании судна... 18
1.5. Теоретическая оценка поворотливости судов 21
1.6. Математические модели судоводительских тренажеров 24
1.7. Цели и задачи настоящего исследования 27
2. Определение величины абсциссы полюса поворота при криволинейном движении судна и ее влияние на размеры акватории, необходимой для маневра судна 28
2.1. Определение ширины полосы движения, занимаемой судном на криволинейном участке судового хода, с использованием значения абсциссы полюса поворота 28
2.2. Положение полюса поворота на установившейся циркуляции 32
2.3. Положение полюса поворота при неустановившемся криволинейном движении судна 40
2.4. Устранение эффекта «Zero» при определении угла дрейфа судна в случае выполнения маневра с нулевой начальной скоростью 62
3. Использование величины абсциссы полюса поворота в качестве нормируемого параметра поворотливости и методика ее определения 67
3.1. Расчет абсциссы полюса поворота по существующим методикам определения гидродинамических характеристик корпуса 67
3.2. Методика приближенного определения абсциссы полюса поворота при движении судна на установившейся циркуляции переднего хода 75
3.3. Обоснование использования величины абсциссы полюса поворота в качестве нормируемого критерия поворотливости судна 92
Заключение 97
Список использованных источников 99
- Тенденции современного судостроения
- Вопросы проектирования и модернизации судоходных каналов
- Положение полюса поворота на установившейся циркуляции
- Методика приближенного определения абсциссы полюса поворота при движении судна на установившейся циркуляции переднего хода
Введение к работе
Основополагающим направлением в изучении различных аспектов судовождения является проблема обеспечения безопасности плавания, предполагающая, в частности, достижение оптимального соотношения между габаритами пути, главными размерениями судов и составов, их энерговооруженностью и эффективностью средств обеспечения управляемости. Напряженность работы судоводителя обуславливается необходимостью выполнения значительного количества различных маневров, особенно в стесненных условиях плавания. Анализ статистических данных по аварийности показывает, что около 80% транспортных происшествий происходит по вине судоводителей. Проведенный среди судоводителей опрос [78] показал, что маневренные качества своих судов признают отличными лишь 0,5% опрошенных, хорошими - 8%. Остальные считают управляемость удовлетворительной.
Однако, именно управляемость - одно из основных навигационных качеств судна, определяющих его безопасную эксплуатацию.
В связи с этим в настоящее время особенно актуальной проблемой становится обоснование критериев управляемости судов и составов. Судоводители часто отмечают, что судовождение в узкостях и каналах является скорее формой искусства, чем наукой, и нередко основывается на интуиции, когда требуется определение динамического баланса между силами, действующими на судно, для сохранения контроля над его движением [145]. Существующие исследовательские маневры оценки управляемости судов в подавляющем большинстве не совпадают с эксплуатационными маневрами и в практике судовождения редко встречаются. Стремление приблизить исследовательские маневры к часто применяемым эксплуатационным маневрам обычно наталкивается на невозможность выполнения требований повторяемости и однозначности эксперимента, достаточно простого и точного определения параметров движения судна, независимости его от начальных условий, возможности однозначной оценки маневрирования численными методами. Неопределенность или трудность в определении параметров движения судна при выполнении им эксплуатационных маневров затрудняет определение условий работы ДРК, расчеты развиваемых им сил, оценку его эффективности [28].
В то же время управление современными судами требует все большего судоводительского мастерства по следующим причинам [145]: модернизация судоходных путей отстает на годы от изменений в конструкции и характеристиках судов; движительно-рулевые комплексы часто бывают сконструированы для получения лучших характеристик при плавании в открытом море, чем при маневрировании в стесненных условиях; общее поведение судов при маневрировании в узкостях и на мелководье в целом известно, однако реальное поведение судна может ему не соответствовать, особенно когда запас под днищем предельно мал; информация об изменениях геометрии судоходного канала не всегда своевременно передается судоводителям и лоцманам; - своевременной информации об условиях плавания, включая погоду, течения, приливы и уровни рек, часто недостаточно.
Теория управляемости в своем современном состоянии, к сожалению, не пытается радикально улучшить эту ситуацию, поскольку развивается в основном лишь в направлении уточнения структуры и методов количественного определения действующих на судно сил.
На судоходных путях, где проходящие суда полностью используют имеющиеся ширину и глубины фарватера, необходимо обеспечить баланс между необходимостью пропуска большего количества судов наибольшего тоннажа (максимизируя, таким образом, экономическую выгоду от эксплуатации судоходного пути) и ключевой потребностью в обеспечении надлежащего уровня безопасности судоходства. Выполнение этой задачи включает в себя полный анализ отношения параметров судна, судоходного пути и погодных условий [115].
Национальной проблемой является состояние внутренних водных путей РФ, нуждающихся в реконструкции. Параметры внутренних водных путей и судоходных гидротехнических сооружений, особенно каналов, находятся на критически допустимом для безопасности судоходства уровне. По результатам декларирования безопасности только 31% сооружений имеют нормальный уровень, остальные — от пониженного до опасного уровня [153]. Модернизация судоходных путей, безусловно, должна проводиться в соответствии маневренным характеристикам судов и составов, их использующих.
Данная диссертационная работа посвящена исследованию конкретной задачи по проблеме нормирования управляемости, а именно обоснованию применения абсциссы «полюса поворота» в качестве одного из критериев поворотливости судов (составов).
Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения.
В первой главе приводится анализ существующих документов по нормированию управляемости судов. Рассмотрены как требования международных документов, так и требования отечественных документов нормирования управляемости. Установлено, что существующие документы по нормированию управляемости не в состоянии в полной мере регламентировать геометрические параметры криволинейного движения судов, являющиеся критическими при плавании в узкостях и судоходных каналах.
Выполнен анализ тенденций современного судостроения. Установлено, что одной из главных тенденцией современного судостроения является увеличение отношения ширины судна к его длине. Данная тенденция негативно влияет на маневренные характеристики судов в стесненных условиях и, следовательно, на безопасность плавания в судоходных каналах.
Проанализированы проблемы современного строительства судоходных каналов. Анализ показал, что ширина судоходного канала в настоящее время становится таким же критическим фактором, как и его глубина. Установлено, что существующие методики расчета проектной ширины судоходных каналов не учитывают особенности маневренных характеристик судна в полном объеме.
Рассмотрены существующие методики определения полюса поворота судна, разработанные разными авторами. Установлено, что подавляющее большинство методик служит определению положения полюса поворота лишь на установившейся циркуляции. Определению положения полюса поворота в маневренный и эволюционный периоды циркуляции посвящено ограниченное число работ, их результаты сильно разнятся.
Сделан анализ современных тенденций в теории управляемости. Установлено, что современная теория управляемости развивается, в основном, в направлении уточнения численных методов определения сил, действующих на судно и его ДРК. На основании этих методов создается множество математических моделей для судоводительских тренажеров. В то же время современная теория управляемости малоприменима при решении задач практического судовождения.
Определены современные проблемы математического моделирования движения судна применительно к судоводительским тренажерам. Наряду с большим прогрессом, достигнутым в области определения гидродинамических коэффициентов линейных инерционных элементов модели, отмечены существующие трудности определения нелинейных гидродинамических коэффициентов. Наблюдается недостаток данных полномасштабных испытаний судов в стесненных условиях для уточнения создаваемых математических моделей. Существуют проблемы вычислительного характера, включая эффект «Zero», проявляющийся при моделировании некоторых маневров судна. Сущность этого эффекта заключается в том, что при равенстве отдельных параметров движения судна нулю расчетные формулы определения остальных параметров движения и сил, действующих на судно, перестают работать.
На основании выполненного анализа сформулированы цель и основные задачи диссертационной работы.
Во второй главе работы изложен новый метод определения ширины полосы движения судна при прохождении криволинейных участков судового хода, основанный на информации о положении полюса поворота. По сравнению с ранее применявшимися методами предложенный метод требует меньшего количества параметров движения судна для расчета. Так же в новой методике устранены недостатки методов, ранее применявшихся для определения размеров полосы движения.
Рассмотрены параметры движения судов (включая абсциссу полюса поворота) на установившихся циркуляциях различной кривизны. Выявлены закономерности изменения положения абсциссы полюса поворота в зависимости от кривизны установившейся циркуляции судна.
Построены уравнения поперечного и вращательного движения судна для случая расположения вертикальной оси вращения в полюсе поворота. В результате анализа полученной системы уравнений выведена формула расчета абсциссы полюса поворота для начального момента маневра судна, в том числе и для разных случаев посадки судна. На основании полученных формул предложен метод расчета угла дрейфа в начальный момент маневра судна из режима «СТОП», в котором отсутствует эффект «Zero». Рассмотрены параметры движения судов при выходе на установившуюся циркуляцию с расчетом абсциссы полюса поворота по предложенной методике.
В третьей главе работы приведены результаты сравнительных расчетов абсциссы полюса поворота на установившейся циркуляции по нескольким методикам. Установлено, что разные исследователи пришли к единому мнению о характере взаимозависимостей параметров движения на установившейся циркуляции со средними и максимальными углами перекладки рулевых органов. В то же время результаты расчетов для пологих циркуляции заметно различаются.
На основании имеющихся справочных данных и результатов натурных испытаний предложена методика приближенного определения абсциссы полюса поворота для судов внутреннего и смешанного «река-море» плавания на установившейся циркуляции при средних и максимальных углах перекладки рулевого органа. Предложенная методика позволяет учитывать в расчетах посадку судна.
Приведено обоснование использования абсциссы полюса поворота в качестве нормируемого параметра поворотливости судна.
В заключении излагаются основные выводы диссертационной работы.
На защиту выносятся следующие результаты работы: расчетная методика определения ширины полосы движения, необходимой для поворота судна; ' методика определения абсциссы полюса поворота при неустановившемся движении судна; методика приближенного определения абсциссы полюса поворота на установившейся циркуляции судна внутреннего или смешанного «река-море» плавания при средних и максимальных углах перекладки рулевого органа; обоснование использования абсциссы полюса поворота как критерия поворотливости судна.
Работа выполнена на кафедре Судовождения и безопасности судоходства Волжской государственной академии водного транспорта.
Тенденции современного судостроения
Одной из основных тенденций в современном судостроении, касающейся как маневренных характеристик судов, так и проектирования судоходных каналов, является увеличение соотношений — и у вновь строящихся судов [131, 167], а так же увеличение их тоннажа [114, 131,167]. Анализ, приведенный в работе [167], показывает следующие тенденции современного судостроения:
1. Соотношение — уменьшается для всех типов транспортных судов.
2. Соотношение — увеличивается для всех типов транспортных судов.
3. Соотношение — или не изменяется, или несколько уменьшается для всех типов транспортных судов.
Результатом этих тенденций являются следующие изменения размерений судов: 1. Ширина судов увеличивается быстрее, чем их длина и осадка. 2. Длина судов увеличивается медленнее, чем ширина, приблизительно так же, как и осадка. 3. Осадка судов увеличивается медленнее, чем их ширина, приблизительно так же, как и длина.
Все вышесказанное указывает на то, что существуют некоторые причины, побуждающие судостроителей увеличивать ширину судов быстрее, чем длину или осадку. Другими словами, имеются факторы, ограничивающие длину и осадку судна, но для ширины судна подобных факторов не существует [167].
Ограничение длины морских судов в первую очередь связано с ограничениями длины причалов в портах. Длину судна могут лимитировать и габариты шлюза, однако для судов, не проходящих через шлюзы во время рейсов, длина причала является основным фактором, ограничивающим их длину.
Основной причиной лимитирования осадки судна являются ограничения габаритов судоходных каналов. Эта причина не позволяет судостроителям увеличивать конструктивную осадку судна так быстро, как того требовали бы соображения увеличения грузоподъемности судна. Несмотря на то, что судоходные каналы мира модернизируются таким образом, чтобы обеспечивать проход судов больших размеров (когда это экономически целесообразно), проекты углубления каналов зачастую требуют 10-20 лет для своей реализации.
Другим фактором, сдерживающим рост длины и осадки судов, являются экономические соображения. Размер оплаты за лоцманскую проводку и причальный сбор зачастую являются функциями длины и осадки судна, но не его ширины. С этих позиций эксплуатация судна с большей шириной оказывается дешевле, чем эксплуатация судна с большей длиной и/или осадкой [167].
По указанным причинам судостроители увеличивают грузоподъемность судна в основном за счет увеличения его ширины и коэффициента полноты и в меньшей степени его длины. Это может негативно сказываться на управляемости судна в стесненных условиях [131, 167], но позволяет пропускать через судоходные пути больший грузопоток.
Указанные выше причины, а так же общая тенденция увеличения тоннажа судов [114, 131, 167], обуславливают более широкое применение буксиров при маневрировании в стесненных условиях [167]. Результатом этого может быть изменение некоторых аспектов проектирования судоходных каналов. Во-первых, судно, использующее буксир для помощи в маневрировании, занимает больший отрезок ширины и/или длины канала. Канал, спроектированный для прохождения одиночного судна определенной ширины, должен будет вмещать «составное судно» с шириной, увеличенной на 20% или больше. Увеличенные размеры «составного судна» влияют не только на линейные размерения канала (т.е., возможна необходимость в канале большей ширины), но могут также ограничить его судопропускную способность (например, возможность лишь одностороннего движения вместо двустороннего). Кроме этого, особенности гидродинамического взаимодействия буксир-судно, а так же гидродинамика «составного судна» в настоящее время изучены в значительно меньшей степени, чем вопросы гидродинамики одиночных судов [111, 165, 166].
Очень важно, чтобы проектирование и обслуживание судоходных каналов проводились в тесной взаимосвязи с масштабами их использования и характеристиками судов, проходящих через них. Однако в настоящее время обмен информацией между проектировщиками каналов и судостроителями минимальный [167].
На водных путях РФ в последние годы появились суда новых проектов с максимально допустимыми для движения через существующие судопропускные гидросооружения габаритами (суда «Волго-Дон макс» класса) [73, 74, 75, 76, 77]. Проводится модернизация ранее построенных судов с увеличением их максимального водоизмещения [56, 57]. В связи с планируемой модернизацией судоходных каналов все указанные выше соображения будут справедливы и для отечественных внутренних водных путей.
Вопросы проектирования и модернизации судоходных каналов
При проектировании, обслуживании, модернизации и эксплуатации судоходных каналов во внимание принимается множество различных факторов, в числе которых особенности проходящих через каналы судов, возможности обслуживания каналов, влияние внешних условий, экономические соображения. Ключевые характеристики судоходного канала могут быть разделены на две основные категории [131]: 1. План канала (т.е. горизонтальная проекция канала, характеризующая его прямолинейные и криволинейные участки) 2. Поперечное сечение канала (глубина, ширина канала, форма его откосов) Исторически именно глубине канала уделялось наибольшее внимание проектировщиков, экономистов и судоводителей. Многие всемирно известные организации, занятые проектированием судоходных каналов, выработали исчерпывающие руководства по определению требуемой глубины фарватера с учетом множества различных факторов [115, 122, 127, 157]. Ширина канала далеко не всегда рассматривается так же подробно, как глубина [131]. Выражение «глубина - для продуктивности, ширина — для безопасности» иллюстрирует точку зрения на ширину фарватера как на один из важнейших параметров судоходного канала. В недавнем прошлом имели место случаи, когда проектная ширина каналов уменьшалась с целью снижения стоимости сооружения [131]. Подобная тенденция в строительстве и обслуживании каналов (наряду с отмеченной ранее тенденцией увеличения ширины судов) может привести к тому, что некоторые суда будут не в состоянии пройти канал именно из-за ограничений по ширине, аналогично сегодняшним ограничениям по осадке. Еще более вероятными последствиями подобной практики может быть введение в канале одностороннего движения вместо двустороннего, а так же понижение скорости движения судов (как следствие, снижение судопропускной способности канала и, возможно, ухудшение маневренности судов). Таким образом, ширине судоходного канала в процессе проектирования должно уделяться не меньшее внимание, чем его глубине. Это особенно актуально сейчас, когда ширина судов быстро увеличивается, в то время как ширина каналов остается практически неизменной. В настоящее время ширина канала становится таким же критическим параметром, как и глубина [131, 137]. Оптимальная ширина канала определяется множеством факторов. Они включают в себя размерения судов, кривизну оси канала, его расположение, стоимость конструкции и обслуживания сооружения, время прохода судов через канал, их скорость и маневренность, поперечное смещение судов, вызванное ветром, волнением и течением, близость отмелей и банок, характер движения в канале (одно- или двустороннее), наличие и характер навигационной обстановки [127]. В настоящее время разными группами исследователей предложены различные методы определения требуемой ширины канала. В одной из работ, являющейся обобщением результатов работы группы авторов [115], подробно рассматриваются факторы, определяющие проектную ширину канала. При этом многие факторы, влияющие на требующиеся габариты канала, определяются в зависимости от маневренности судна. Маневренность же судов оценивается как «отличная», «хорошая» или «плохая», на основании этой оценки в расчетные формулы вносятся соответствующие поправочные коэффициенты. Оценка маневренности судов основывается на предполагаемой зависимости маневренности от типа судна. Из приведенных выше примеров видно, что неопределенность маневренных качеств судна на стадии проектирования канала может привести к применению в формулах расчета геометрических параметров канала поправочных коэффициентов, могущих не соответствовать маневренности реальных судов. Таким образом, очевидно, что введение стандартов маневренности судов помогло бы более эффективно определять геометрические параметры судоходных каналов на стадии их проектирования, а так же при рассмотрении вопросов модернизации существующих каналов. На внутренних водных путях увеличение максимальных габаритов судов и составов в настоящее время невозможно, поскольку они лимитируются размерами судопропускных сооружений. Однако наблюдается увеличение тоннажа вновь строящихся судов, их размеры практически всегда равны предельно допустимым для прохода через судопропускные гидросооружения (так называемые суда «Волго-Дон макс» класса). Увеличение тоннажа судов требует модернизации существующих водных путей [14, 54]. Проблема соответствия габаритов судов размерам судового хода рассмотрена в работах [44, 54, 55, 85]. В отечественной практике проектные габариты канала определяются в соответствии со СНиП 2.06.01-86 [24], которые, в частности, предписывают расчетную ширину канала с двусторонним движением определять из условия расхождения встречных судов и составов с учетом ветрового дрейфа, а на участках бокового отбора или подачи воды - с учетом дрейфа, вызываемого течением. При этом ширина канала с двусторонним движением судов на уровне расчетной его глубины при расчетном наинизшем судоходном уровне воды должна составлять не менее 2,6 расчетной ширины судна (состава), а на участках с односторонним движением - не менее полуторной его ширины (пункт 5 обязательного приложения 7 к СНиП). Радиусы закруглений канала должны быть не менее пятикратной длины расчетного одиночного самоходного судна, расчетного судна в буксируемом составе или толкаемого состава с жесткой учалкой. Канал на закруглениях должен быть уширен до величины, обеспечивающей беспрепятственный проход двух движущихся навстречу друг другу расчетных судов (составов) (пункт 9 приложения 7). Из вышеизложенного очевидно, что маневренные качества судов учитываются СНиП весьма условно.
Положение полюса поворота на установившейся циркуляции
Режиму установившейся циркуляции исследователями управляемости уделяется наибольшее внимание. По параметрам этого режима, как правило, дается оценка поворотливости судна [59]. Кроме того, наибольшее число натурных наблюдений поворотливости судна приходится именно на режим установившейся циркуляции. Движение судна на установившейся циркуляции описывается системой уравнений [28]: (2.10) Абсцисса полюса поворота в случае установившейся циркуляции легко определяется по известным выражениям: Таким образом, относительная абсцисса полюса поворота на установившейся циркуляции может определяться корпусной кривой управляемости первого рода в зависимости от безразмерной угловой скорости СО . Автором был проведен анализ по определению положения полюса поворота при установившейся циркуляции судов внутреннего и смешанного река-море плавания различных проектов. Расчет положения полюса поворота был произведен по выражениям (2.11) на основе результатов натурных испытаний [62] и справочных данных о циркуляциях речных транспортных судов различных проектов [93]. Результаты расчетов для некоторых из использованных в исследовании проектов судов, представлены на графиках (рис. 2.3-2.8). Для дальнейшего исследования положения полюса поворота у судов различных типов на установившейся циркуляции была проведена обработка данных о параметрах циркуляции нескольких морских судов разного класса и назначения. Параметры циркуляции этих судов были получены по данным их математических моделей Датского института мореплавания [123, 124, 125]. Результаты расчетов безразмерной абсциссы полюса поворота для морских судов, судов смешанного река-море плавания и речных судов представлены в таблице 2.1. Анализ данных, представленных в табл. 2.1., позволяет сделать вывод, что дифферент судна на корму в общем случае приводит к увеличению значения хр. Более точную оценку влияния дифферента на местоположение полюса поворота на основании приведенных данных произвести невозможно, так как при изменении дифферента судов значительно изменялась их средняя осадка. при при Результаты расчета хр для установившейся циркуляции судов хг внутреннего и смешанного плавания показывают, что значение хр средних и малых перекладках рулевого органа выше значения максимальной перекладке на 20-40%. По результатам проведенного анализа автором совместно с А.Н.Клементьевым были получены приближенные зависимости вида хР =f для рассмотренных типов судов [42]. Сравнение значения хр, Ву полученного при испытаниях, со значением хр, полученным по предложенным выражениям [42], позволило выявить серию измерений, в которой имеется промах в определении одного или нескольких параметров (анализ данных справочника [93] по указанным выражениям выполнен А.Н.Клементьевым и Е.И.Кузьминым [41]). Однако в связи с тем, что параметры движения судов, представленные в разных источниках, определены с разными погрешностями, не удалось = f для судов внутреннего и vBy установить универсальных зависимостей ХР смешанного "река-море" плавания, хотя в каждом источнике в отдельности эта зависимость прослеживалась достаточно определенно. Для судов, имеющих посадку на ровный киль, по данным справочников [90, 93], книги [89] и результатам натурных испытаний [62, 63, 65] был построен общий график зависимостей хр = f(a j, показанный нарис.2.9. На графике видно, что зависимость хр = f(со) может существенно отличаться и количественно, и качественно у судов одного проекта как по данным из одного источника (данные по судам проекта 576 справочника [93]), так и по данным из разных источников (данные по судну проекта 1565 справочников [90, 93]). При этом наибольшие качественные расхождения наблюдаются при небольших значениях со , соответствующих циркуляции с малыми углами перекладки рулевого органа. Расхождения при средних и высоких значениях со у большинства судов невелики.
Методика приближенного определения абсциссы полюса поворота при движении судна на установившейся циркуляции переднего хода
В последнее десятилетие производится массовое переоборудование судов внутреннего плавания для работы в море. При этом переоборудование нередко включает в себя серьезные изменения корпуса (укорачивание корпусов судов проектов 507Б, 1565, 05074 и др.), назначение новых максимально допустимых осадок, изменение значений дифферента и осадки при плавании в балласте (установка дополнительных трюмных переборок, наращивание комингсов, установка грузовых стрел). Такие изменения не могут не повлиять на характеристики поворотливости судна. В то же время натурные испытания переоборудованных судов редко производятся в полном объеме (имеющаяся на борту информация недостаточна для составления информации о маневренности судна, требуемой Резолюцией IMO А.601(15)). Произвести натурные наблюдения на борту судна силами экипажа редко представляется возможным в связи с отсутствием на судах необходимой измерительной аппаратуры. Помочь частично решить эту проблему (определить параметры установившейся циркуляции) призваны предложенные в разные годы и упомянутые в первой главе графики и номограммы. Универсальный график определения параметров установившейся циркуляции в виде, предложенном Л.М.Рыжовым [82, 83], достаточно удобен в практическом применении. По величине угловой скорости поворота, легко определяемой в судовых условиях, и по линейной скорости прямолинейного движения судна перед маневром можно определить все остальные параметры циркуляционного движения. Таким образом, основным параметром для работы с графиком служит безразмерная угловая скорость поворота "— . Величина Q используется в линейной теории управляемости вместо параметра (D (в линейной теории управляемости падением линейной скорости на циркуляции пренебрегают).
По найденным параметрам движения судна можно определить и значение абсциссы полюса поворота на установившейся циркуляции, что представляет интерес для целей настоящей работы. Как было показано в предыдущих главах, значение абсциссы полюса поворота и радиус циркуляции какой-либо точки ДП судна определяют практически все геометрические характеристики циркуляции. Таким образом, абсциссу полюса поворота можно успешно использовать для определения основных параметров циркуляции судна. В графике определения параметров установившейся циркуляции, предложенном автором совместно с А.Н.Клементьевым [43], принималось допущение о постоянстве положения полюса поворота (полюс поворота всегда находится на форштевне судна) на установившейся циркуляции с траекторией любой кривизны. Аналогичное допущение используется в графике, предложенном ранее Л.М.Рыжовым [82]. Это допущение позволяет использовать при построении графика очень простые взаимозависимости параметров движения, и расчет по ним может производиться на простейшей вычислительной технике, что, безусловно, является преимуществом графиков, предложенных в работах [43, 82], перед графиком [83]. Недостатком такого допущения является несоответствие вида корпусной кривой P = f(co), построенной на его основе, виду аналогичных корпусных кривых, построенных на основе натурных и модельных испытаний и приведенных в работах разных авторов (например, [16, 28, 30] и др.). Сравнение трех видов кривых Р = f(wj показано на рис.3.6.
На графиках индексом 1 обозначена функция (3 = f(co) справочника [28], полученная расчетным путем и по результатам натурных наблюдений для судов с одинаковым корпусом, но различными ДРК; индексом 2 - функция Р = f(со), полученная из графиков определения параметров установившейся циркуляции [43, 82]; индексом 3 - функция, определенная при нахождении гидродинамических коэффициентов по методике, изложенной в работе [19] для судна пр. 21-88; 4 - функция, полученная из соотношений для построения универсального графика [83], основанных на обработке испытаний большой группы судов. Из графика следует, что характер трех кривых (с индексами 1, 3 и 4) при значениях со 0.5 практически одинаков, и он подтверждается натурными наблюдениями [28, 83] и модельными испытаниями [19]. Различия в характерах кривых при ю 0.5 объясняются теми же причинами, что и различия видов функции хр = f (со), описанные в предыдущей главе. Другим существенным недостатком графиков определения параметров установившейся циркуляции [43, 82] является невозможность их использования при значениях безразмерной 0_coL угловой скорости "- свыше 0.5. Анализ справочных данных и результатов натурных наблюдений, проведенный в предыдущих главах, показал, что величина Q у некоторых судов на установившейся циркуляции может превышать это значение. Указанные недостатки устранены во вновь предложенной методике определения абсциссы полюса поворота на установившейся циркуляции в диапазоне средних и больших углов перекладки руля. Основным параметром для определения параметров движения вновь служит безразмерная угловая скорость n_coL поворота 2- . Использование этой величины обусловлено простотой ее определения в судовых условиях. Для получения расчетных формул был проведен анализ зависимости безразмерной абсциссы полюса поворота от безразмерной угловой скорости хр = f(co) в диапазоне 0.5 со 1.5 для судов нескольких проектов, имеющих посадку на ровный киль, по результатам натурных наблюдений [62, 63], справочных данных [89, 90, 93]. Часть полученных графических зависимостей представлена на рис.3.7.
