Инерционные характеристики судна.

Из курса физики известно, что инерция характеризуется разностю сил, приложенных к телу с противоположных направлений.

Так, для обеспечения движения судна, к нему должна быть приложена сила в направлении требуемого движения. Такую силу может создать движитель, используя свои физические свойства. Так винт создает силу упора, которая и движет судно (рис.5.3).

Рис.5.3 Схема сил, действующих на судно, движущееся прямым курсом.

Судно, представляющее собой тело с определенной массой m, находится в состоянии покоя, пока на него не воздействует сила F_дв., создаваемая грибным винтом. При движении судна образуется другая сила R_общ. состоящая из сил: сопротивления воды R_о, сопротивления воздуха R_в и силы трения F_тр. Под действием сил F_дв. и R_общ. прямо противоположных одна другой, движение судна будет ускоренным (когда F_дв> R_общ.), равномерным (когда F_дв= R_общ) или замедленным (когда F_дв<R_общ).

Уравнение движения судна можно записать в следующем виде:

F_дв - R_общ = mΔv/t =ma

где m – масса судна, кг равная 1000 Д/g (здесь Д –водоизмещение, кН, g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²);

Δv – приращение скорости судна, м/с;

t – время, с;

F_дв и R_общ – имеют размерность кН.

Из уравнения движения видно, что масса судна и приращение скорости определяют его инерционные свойства.

Таким образом, под инерционными свойствами судна понимают определенную физическую зависимость между массой и быстротой приращения его скорости (ускорением).

Следовательно, под инерцией судна понимается способность его сохранять поступательное движение после остановки движителя или перевода его с переднего хода на задний или наоборот. Обычно инерционные свойства судна определяют опытным путем во время ходовых испытаний. Результаты испытаний заносят в таблицу маневренных элементов.

Для судовождения наиболее важны расстояние и время, необходимые для гашения инерции судна или для развития его максимальной скорости. Эти параметры принято называть инерционными характеристиками. К основным инерционным характеристикам судна (рис.5.4) относят разгон, свободный выбег и торможение.

Разгон – процесс достижения судном установившейся скорости при заданном режиме работы движителей.

Характеризуется расстоянием и временем, необходимым для достижения установившейся скорости. Ориентировочно величина разгона составляет 7 -8 длин судна (с V =0 до Vmax).

Рис.5.4. Инерционные характеристики судов

Свободный выбег – процесс гашения инерции под воздействием сопротивления воды и воздуха движению без активной работы движителей. Характеризуется длиной выбега – расстоянием, которое проходит судно с момента подачи команды «Стоп» до полного прекращения движения, и временем, затраченным на этот процесс. Ориентировочно величина выбега составляет 10 -15 длин судна.

Торможение – процесс гашения инерции прямолинейного движения судна путем реверсирования движителей с переднего хода на задний (или наоборот)

Торможение характеризуется длиной тормозного пути и временем торможения.

Тормозной путь – это расстояние, пройденное судном с момента подачи команды «Стоп» и реверса движителей до полной остановки судна (V=0).

Время торможения – это время, затраченное на процесс полного гашения инерции в результате работы движителей в режиме «Полный назад». Ориентировочно для одиночных судов тормозной путь составляет 5- 6 длин судна.

Инерционные характеристики определяют для каждого судна по специальной программе. Для типовых судов и составов изданы справочники инерционных характеристик, пользование которыми позволяет значительно повысить безопасность судовождения при маневрировании. Наибольшее значение для безопасности плавания имеют характеристики торможения судна (табл.5.1). Характеристики выбега используют главным образом для буксируемых составов, характеристики разгона – при шлюзовании, отходе от причала и других маневрах.

Таблица 5.1.