Основы маневренности крупнотоннажных судов

Основные сведения и история развития учения о динамике движения судов 

Движение судна, происходящее с изменением на­правления или скорости под действием рулевых средств или движителей, называют маневром[1]. Мореходное ка­чество судна, характеризующее его способность выпол­нять маневры, называют маневренностью.

[1] Произошло от латинских слов «manus» — рука и «operar» — действую.

Аналитическое изучение движения судов впервые было начато действительным членом Петербургской академии наук Леонардом Эйлером. В 1776 г. закончилось издание его книги «Полное умозрение строения и вождения кораблей», в которой были составлены уравнения для определений ветрового дрейфа и уравнения движения судна, описывающего циркуляцию. Согласно имевшейся уже в то время теории сопротивления движению тел Ньютона использовалась квадратичная зависимость сил от скорости движения. Поперечная сила при этом принималась пропорциональной второй степени угла дрейфа.

Эйлер
Член Петербургской академии наук Леонард Эйлер

Начиная с 1870 г. начали выполнять модельные ис­следования для изучения свойств маневренности судов, целью которых было определение способности судна со­вершать повороты. В 1912 г. Ховгорд на основе эмпири­ческих данных циркуляционных испытаний ряда кораблей американского и датского военно-морских флотов разработал формулы для оценки диаметра установившейся циркуляции судна в предположении, что результирующая гидродинамическая сила определяется суммой давлений на элементы диаметральной плоскости, пропорциональных квадрату скорости и синусу местного угла дрейфа.

На развитие учения о маневренности судов большое влияние оказывали работы Н. Е. Жуковского и его последователей в области теории крыла, а также работы Г. Кирхгофа и Ж. Л. Лагранжа.

В 1920—1930 гг. проводились исследования взаимного влияния руля и корпуса судна. Первой попыткой количественной оценки маневренности судна при маневре зигзаг явилась работа И. Ф. Кемпфа, который проана­лизировал результаты выполненных им натурных испы­таний при движении по зигзагообразной траектории.

В 1932 г. была опубликована работа А. Кухарского, явившаяся первой попыткой применения результатов аэродинамической теории обтекания крыльев для определения гидродинамического воздействия жидкости на корпус и руль.

Существенный вклад в развитие теории маневренности сделал проф. И. Г. Ханович. В 1944 г. в СССР вышло его первое учебное пособие по управляемости «Поворотливость корабля», в предисловии к которому акад. А. Н. Крылов отметил: «Профессор И. Г. Ханович заполнил существовавшие до этого «чистые листы» обо­снованной научно разработанной дисциплиной, вполне соответствующей практической важности предмета, сделав его доступным всякому морскому инженеру, а также штурману и плавающему составу в тех отделах, которые до этого состава непосредственно относятся».

Профессор
Профессор И. Г. Ханович

Благодаря работам А. М. Басина, Г. А. Фирсова, К. К. Федявского, Р. Я. Першица в СССР к 1952 г. была создана первая практическая методика расчета радиуса установившейся циркуляции кораблей, и учение о поворотливости судов получило широкое распространение.

В настоящее время применяются два метода состав­ления уравнений, характеризующих динамику движения судна.

Первый метод, получивший наибольшее применение в нашей стране в работах А. М. Басина, Я. И. Войткунского, В. Г. Павленко, Р. И. Першица, Г. В. Соболева, И. А. Титова и др., состоит в аналитическом и экспери­ментальном определении коэффициентов гидродинамиче­ских составляющих сил и моментов, действующих на корпус судна.

Второй метод, нашедший отражение в работах Н. X. Норрбина, К. Номото, X. Эди, К. Л. Крэйн и других авторов, заключается в разложении составляющих сил и моментов в ряд Тейлора и определении его коэф­фициентов на основе испытаний модели судна.

В существующей литературе по управляемости судов при выводе уравнений криволинейного движения авто­рами обычно не указывается, для какого вида криво­линейного движения приняты силы и моменты инерции (ускоренного или замедленного), поэтому знаки у инер­ционных сил и моментов у ряда авторов не совпадают.

За последние годы как в нашей стране, так и за ру­бежом, значительно повысился интерес к маневренности крупнотоннажных судов. Из работ, посвященных этому вопросу, следует отметить работы М. М. Лескова, А. М. Оганова, С. И. Демина, А. И. Цурбана и др.; из зарубежных — работы Ж. П. Хофта, Г. Ф. Ремари, Я. Фудзи, Ё. Огава, К. Тадзима и др.

Контейнеровоз
Контейнеровоз Corsar

Знание динамики, особенно крупнотоннажных судов, позволяет на научной основе подходить к решению задач по управлению движением судов и конструированию автоматических систем удержания судна на заданной траектории, что способствует:

  • повышению экономической эффективности морских судов путем реализации наилучшей траектории движения с учетом навигационных и гидрометеорологических условий плавания;
  • решению задачи реализации оптимальной траектории движения судна при расхождении с другими судами;
  • повышению безопасности мореплавания вблизи нави­гационных опасностей в результате более точного управления движением судна.

Предлагается к прочтению:
Социально-психологические аспекты управления судовым экипажем
Задачи управления судовыми производственными процессами

Май, 15, 2018 113 0
Читайте также