 |
|
Силы и моменты, связанные с воздействием ветра
Сила ветра оценивается н баллах двенадцатибалльной шкалы, приведенной и МТ-75,
Скорость ветра в судовых условиях измеряется над верхним мостиком с помощью анемометра. При этом измеряется так называемая кажущаяся скорость ветра W, вектор которой представляет собой разность двух векторов— вектора истинного ветра WИ и вектора скорости судна V,т.е.W=Wи-V(векторная форма).
Аэродинамическая сила и ее момент. Равнодействующая сила давления ветра на надводную часть — аэродинамическая сила А не совпадает в общем случае с направлением кажущегося ветра, а отклоняется в сторону траверзного направления. Надводная часть судна находится в потоке воздуха под углом атаки, равным курсовому углу кажущегося ветра. При этом на надводной части создается аэродинамическая сила А, имеющая продольную Ах и поперечную Ау составляющие.
Продольная составляющая Ах влияет на скорость судна, а поперечная Ау вызывает боковое перемещение судна. Ау находят по формуле: Ау=Сау(ρа/2)QyW²,где Сау- безразмерный коэф. поперечной аэродинамической силы, зависящий от формы надводной части судна и курсового угла каж. ветра; Qy- боковая площадь парусности (площадь проекции надводной части на ДП),м²; ρа- массовая плотность воздуха(ρа≈1,226 кг/м).
Точка приложения аэродинамической силы в соответствии со свойствами крыла смещается от ЦП навстречу потоку воздуха, т. е. при носовых курсовых углах ветра в сторону носа, а при кормовых курсовых углах — в корму. Таким образом, в общем случае на корпус судна действует не только поперечная аэродинамическая сила, вызывающая дрейф судна, но и момент этой силы, стремящийся развернуть судно вокруг вертикальной оси, проходящей через ЦТ.
Плечо поперечной аэродинамической силы 1А относительно ЦТ нах по форм : 1А =0,25+ (1цп/L) – (qºω/360º). где 1А- относительное плечо аэродин. силы, выраженная в долях длины корпуса . L- длина судна между перпендикулярами,м; 1цп- отстояние ЦП от ЦТ,м.
При определении отстояния ЦП от ЦТ необходимо учитывать положение ЦТ по длине, которое только при посадке судна на ровный киль приблизительно совпадает с мидель-шпангоутом. Если ЦТ смещен в сторону одной из оконечностей судна, то благодаря дифференту ЦП смещается в противоположную сторону, что приводит к существенному изменению 1цпи, следовательно, 1А.
Гидродинамическая сила и ее момент. Поперечная аэродинамическая сила Ау создает боковое перемещение судна – дрейф со скоростью Vy, в результате чего корпус судна движется с углом дрейфа альфа. В этих условиях корпус судна испытывает сопротивление со стороны воды в виде гидродинамической силы R, имеющей поперечную составляющую Ry.
При движении судна лагом, когда а=90°, точка приложения силы реакции воды (гидродинамической силы R) носит название цент ра бокового сопротивления (ЦБС). Приближенно можно считать, что ЦБС совпадает с центром площади проекции погруженной части судна на ДП, а по длине судна практически совпадает с ЦТ.
Если угол дрейфа не равен 90°, то точка приложения гидродинамической силы смещается по ДП в направлении движения, т. е. навстречу набегающему потоку воды. Если угол дрейфа меньше 90", то точка приложения смещается от ЦБС в сторону носа, а при угле дрейфа более 90° — в сторону кормы, т. е. смещение точки приложения гидродинамической силы имеет ту же закономерность, что и для аэродинамической.
Плечо поперечной гидродинамической силы относительно ЦТ можно приближенно рассчитывать по формуле : lR = 0,5+(lЦБС/L)-(αº/180º), где lR –относительное плечо поперечной гидродинамической силы, выраженное в долях длины корпуса ( lR= lR /L); lЦБС – отстояние ЦБС от ЦТ, м.
В соответствии с этой формулой точка приложения гидродинамической смлы имеет максимальное смещение при углах дрейфа, близких к нулю и 180º, когда это смещение достигает ± 0,5L, то есть точка приложения приближается к носовому или кормовому перпендикуляру.