Файл: Скворцов, М. И. Теория и практика решения задач кораблевождения с учетом влияния систематических ошибок учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 90

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Изменение скорости хода от влияния ветра и волнения моря. Так называется разность скоростей хода, которые развивает корабль при ветре и волнении моря и при шти­ ле, если число оборотов движителей в минуту, осадка,

дифферент

и состояние

подводной части корпуса

корабля

в обоих случаях одинаковы:

 

 

 

 

 

 

 

М*..

= УХШ,

 

(2.47)

где

У ш — скорость

хода

при

штиле.

 

 

 

Теоретическим,

модельным

и натурным исследованиям

изменений

скорости хода посвящена

обширная

литерату­

ра

[2], [5, §

23,

34], [6], [13, § 9,

28], [14], [23], [24], [40, гл. V],

[60], [70], [75]

и т. д.

Рассмотрим

следующую

модель

явления, удобную для практического применения. Будем считать водоизмещение корабля, состояние подводной ча­ сти корпуса и число оборотов движителей в минуту задан­ ными (фиксированными). Обозначим проекциина диаме­

тральную плоскость

(на ось Ох)

сил, приложенных к ко­

раблю:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P(Vj.)

— упор,

создаваемый

 

движителями

 

 

 

(функция скорости

хода).;

 

 

 

Rl(Vx,

а) — сопротивление

воды

движению

кораб­

 

 

 

ля (функция скорости хода и угла

 

-w.

 

дрейфа);

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

UP) — продольная

проекция

суммы

прило­

 

 

 

женных

к

надводной

части

корпуса

 

 

 

аэродинамических сил;

 

 

 

 

 

/ ? 3 ( в ) с р е д н я я

величина

.дополнительного

 

 

 

сопротивления

движению

корабля от

 

 

 

волнения

моря.

 

 

 

 

 

При

установившемся движении

корабля

 

 

 

Р (уш

+ AVWi в ) = Я, ш

+ Д V в > а) +

 

 

 

 

+

Ъ(<1к,

W

+

R m .

 

 

 

(2.48)

При

штиле

и спокойном

море qw

=

0; W = Vm;

R3(в)=

= 0. Уравнение

(2.48)

примет вид

 

 

 

 

 

 

 

 

Р (VJ

= R, J

+ R2 (0, VJ.

 

 

(2.49)

Решение

системы

уравнений

(2.48),

(2.49)

относитель­

но искомой

величины

AVw, в

представляет

собой наиболее

общий

путь

предвычислення

изменений

скорости

хода от

69



влияния ветра и волнения моря. При углах дрейфа, дохо­ дящих до 10°, можно пренебречь зависимостью силы со­

противления

воды

от угла

дрейфа, т. е. считать

 

R\{Vx,a)~

= R\(VX).

Возникающая

при

этом

 

погрешность

будет

пренебрежимо

мала [6], [3]. Ограничиваясь

также

первыми

членами

разложения

функций P(VX)

 

и

fli(V«)

в

степен­

ные

ряды,

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

A V V в = -Ж W v , в + Я 3 (qw,

W) -

 

 

 

 

 

 

 

- Я 2

( 0 ,

 

1/ш) +

Я 3 ( в ) ;

 

 

 

(2.50)

 

 

WW.b

 

 

 

 

д Р

d

R t

 

 

 

 

V.oi)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dV

(W

 

 

 

 

 

 

С

вполне

удовлетворительной

точностью

можно

счи­

тать,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2{qw,W)

 

 

 

= cxf2(qw)W>;

 

 

 

 

(2.52)

 

 

 

 

Я а ( 0 ,

 

VJ

 

=

0^(0^1;

 

 

 

 

 

(2.53)

где с\, с2

— коэффициенты,

 

которые

при неизменной

осад­

 

 

 

ке

корабля

практически

постоянны;

 

 

 

Cx(qw)

 

значение

коэффициента

продольной

состав­

 

 

 

 

ляющей

 

полной

аэродинамической

силы

 

 

 

 

при

курсовом

угле

относительного

вет-

 

 

 

 

pa

qw;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С,.(0) — то

же,

при

<?w = 0.

 

 

 

 

 

 

 

Выражая

величины

 

AVW

и Vm

в узлах,

a

W — в

ме­

трах

в секунду, получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AVw

 

=

dkw,

 

 

 

 

 

 

(2.56)

где

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

_ * . - w . l * , ) - .

 

 

 

 

( М 7 )

k w

— коэффициент,

 

зависящий

только

 

от

осадки ко­

рабля (при одинаковых осадках его можно считать оди­ наковым у всех однотипных кораблей),

70


Подобно функции f\(qw), функция ^ ( ^ w ) должна опре­ деляться из результатов аэродинамических продувок мо­ дели надводной части корпуса корабля. У современных кораблей ее значения, соответствующие одинаковым кур­ совым углам относительного ветра, примерно одинаковы. Поэтому в случаях, когда данные аэродинамических ис­ следований модели корабля отсутствуют, можно пользо­ ваться приведенными в § 3.8 значениями этой функции, полученными осреднением опубликованных в печати ре­ зультатов продувок моделей кораблей нескольких типов. Возникающая при этом ошибка в учете влияния ветра будет заведомо меньшей, нежели при полном пренебреже­ нии этим влиянием.

Описание движения корабля по взволнованной поверх­ ности моря, как известно, связано с целым рядом суще­ ственных трудностей. Удовлетворительной теоретической модели, которая могла бы стать основой для предвы­ числения или. хотя бы косвенного учета величины R3 (u), входящей в выражение (2.51), пока не создано. Поэтому рассматривать вопрос об учете изменений скорости хода корабля, вызываемых волнением моря, мы не будем.

§ 2.3. О П Р Е Д Е Л Е Н И Е СООТВЕТСТВИЯ СКОРОСТИ ХОДА ЧИСЛУ ОБОРОТОВ Д В И Ж И Т Е Л Е Й ,

ПОПРАВКИ ЛАГА, РАСХОДА Т О П Л И В А ' И ДАЛЬНОСТИ

 

 

ПЛАВАНИЯ

КОРАБЛЯ

 

 

Применяемые

ныне

способы обработки наблюдений,

выполняемых

при

испытаниях

ходовых

качеств кораблей,

не свободны-

от

ряда

существенных недостатков.

Поль­

зуясь этими способами,

приходится для

исключения

влия­

ния изменяющегося по времени течения делать на каж­ дом режиме по три, четыре или даже пять пробегов, что ведет к неоправданным затратам времени и моторесурсов. Исключение влияния ветра вовсе не предусматривается, что вынуждает существенно ограничивать условия, при которых допустимо проведение испытаний. При обработ­ ке наблюдений производится уравнивание лишь части ошибок изменений, апостериорное оценивание точности по­ лученных результатов не предусматривается. Неоднократ­ но предпринимались попытки освободиться от части этих недостатков с помощью способа наименьших квадратов

71


[76], [85], но коренного улучшения методов обработки на­ блюдении при этом достигнуто не' было.

Заметим, что при испытаниях ходовых.качеств кораб­ лей ветер и течение выступают как источники систематиче­ ских ошибок. Следовательно, мы имеем дело с одним из частных случаев обработки наблюдений,' отягощенных си­ стематическими ошибками.

Чтобы применить к обработке наблюдений способ наи­ меньших квадратов, надо в первую очередь выразить за­ висимость между измеренными и искомыми величинами в виде уравнений поправок. Условимся о правиле знаков. Обозначим символом i номер пробега. Всем пробегам, вы­ полненным (хотя бы и на разных режимах) в одном на­ правлении (например, в направлении, совпадающем с на-

хправлением первого пробега на первом режиме), будем приписывать нечетные номера; пробегам, выполненным в обратном направлении,— четные. Продольную проекцию

вектора скорости течения, имеющую то

же направление,

что и нечетные

пробеги, будем считать

положительной,

противоположно

направленную — отрицательной.

Номер режима будем обозначать символом /. Для каж­ дого режима зададимся приближенным значением VjC ско­ рости хода (например, тем, которое соответствовало на­ значенному на том же режиме числу оборотов движите­ лей во время предыдущих испытаний). Скорость хода, со­ ответствующую при штиле заданному на режиме числу оборотов движителей, будем отыскивать в виде

Vj = VJC + AV..

(2.58)

Пренебрегая изменением скорости хода от

волнения

моря (при значительном волнении, когда это

изменение

заметно, испытания не проводятся), выразим зависимость

между

искомыми величинами

и результатами

наблюдений,

выполненных

на i-м пробеге

для определения

аванса ':

 

Vjc

+ AV} + Т , (Л/, - Np)

+ AVWi +

 

 

 

+ ( - l ) ' +

4 / =

V , i

(2.59)

 

/ dV \

 

 

 

где

 

—значение

частной производной скоро­

 

 

сти хода по числу оборотов движите- -

 

 

лей при N = Ni3

уз • (об/мин)-1 ;

1 Авансом называется отношение V: N, т. е. расстояние в морских

милях, проходимое кораблем за 60 оборотов гребного винта.

72