Розрахунок величини зміщення центру обертання судна

Abstract

Просте відхилення стерна призводить до появи кутової швидкості обертання судна навколо центру обертання і одночасно бокової швидкості руху центру обертання. Такий складний рух судна важко усвідомити судноводієві та прийняти правильне рішення. Разом з тим, боковий та обертальний рухи можна замінити одним «чистим» обертанням судна навколо іншої точки – полюсу повороту. Знання положення центру обертання і полюсу повороту дозволяє зменшити область маневрування, що особливо важливо при маневруванні у стиснених водах. Метою роботи є визначення зміщення центру обертання відносно центру ваги/мідель шпангоуту на максимальній швидкості циркуляції судна. Дана мета досягається за рахунок порівняння положення полюсу повороту на стоячому судні, визначеному теоретично, і положення полюсу повороту на циркулюючому з максимальною швидкістю судні, визначеному під час проведення експерименту на навігаційному тренажері. Так як положення полюсу повороту залежить лише від відносного плеча (між кермом і центром ваги/мідель шпангоутом) прикладання бокової сили, яке у обох випадках однакове, то виявлена різниця і буде зміщенням центру обертання. Результати проведених експериментів та виконаних розрахунків показують, що положення полюсу повороту, розраховане для стоячого судна, відрізняється від положення полюсу повороту циркулюючого з максимальною швидкістю судна на величину (0,14 - 0,2) L. На думку авторів, виявлена різниця пояснюється зміщенням центру обертання судна відносно центру ваги/мідель шпангоуту при наявності поздовжньої швидкості. Теоретичне значення отриманих результатів полягає у експериментальному доведенні ефекту зміщення полюсу повороту та встановленні причини – зміщення центру обертання, у залежності від швидкості судна. Практичне значення отриманих результатів полягає у використанні ефекту зміщення центру обертання для зменшення області маневрування, що особливо важливо у стиснених водах. A simple deflection of the rudder leads to the appearance of the angular rate of the vessel rotation around the rotation center and at the same time the lateral speed of movement of the rotation center. Such a complex movement of the vessel is difficult for the shipmaster to understand and make the right decision. At the same time, lateral and rotational movements can be replaced by one ""pure"" rotation of the vessel around another point - the pivot point. Knowing the position of the rotation center and the pivot point position allows us to reduce the maneuvering area of the vessel, which is especially important when maneuvering in compressed waters. The purpose of the work is to determine the rotation center displacement relative to the center of gravity/middle of the frame at the maximum speed of the vessel's circulation. This aim is achieved by comparing the position of the pivot point on a stationary vessel, determined theoretically, and the position of the pivot point on a vessel circulating at maximum speed, determined during an experiment on a navigation simulator Navi Trainer 5000. Since the position of the pivot point depends only on the relative arm (between the steering wheel and the center of gravity/middle frame) of the lateral force application, which is the same in both cases, the detected difference will be the displacement of the center of rotation. The results of the conducted experiments and performed calculations show that the position of the pivot point, calculated for a stationary vessel, differs from the position of the pivot point of a vessel circulating at maximum speed by an amount of (0,14 – 0,2) L . According to the authors, the detected difference is explained by the displacement of the ship's center of rotation relative to the center of gravity/middle frame in the presence of longitudinal speed. The theoretical significance of the obtained results consists in experimentally proving the effect of the displacement of the pivot point and establishing the cause - the displacement of the center of rotation, depending on the speed of the vessel. The practical value of the obtained results is to use the effect of the displacement of the center of rotation to reduce the maneuvering area, which is especially important in compressed waters.