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
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*.. |
= УХ-УШ, |
|
(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 |
|||||||||
|
(Я-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, (Уш |
+ 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, (уJ |
+ 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