SPRAWOZDANIE NR 3

TEMAT: Cyrkulacja.

CZĘŚĆ I - TEORETYCZNA:

Cyrkulacja polega na wykonaniu zwrotu o 360° lub więcej przy użyciu określonego wyłożenia steru. W wyniku cyrkulacji określa się wskaźnik zwrotności, oraz parametry cyrkulacji, które są później wykorzystywane w trakcie manewrowania. Cyrkulacje można wykonywać dla różnych prędkości. Aby określić wskaźnik zwrotności wykonuje się ją dla prędkości cała naprzód morska z maksymalnym kątem wychylenia steru (przeważnie 35°) na każdą burtę.

Cyrkulację można podzielić na trzy fazy. Pierwsza zaczyna się w momencie rozpoczęcia cyrkulacji, czyli w momencie wychylenia steru na jedną z burt. W fazie tej w wyniku wyłożenia steru powstaje na płetwie sterowej siła hydrodynamiczna, naruszająca stan równowagi opływu kadłuba. Sile tej przeciwdziała stateczność kursowa statku. Powstaje więc wypadkowa siła poprzeczna, która przemieszcza statek przeciwnie do kierunku wyłożenia steru. W pierwszej fazie nie zmienia się kurs statku. Zmniejszeniu ulega natomiast prędkość. W momencie, gdy statek zaczyna zmieniać kurs kończy się faza pierwsza, a zaczyna druga. W drugiej fazie prędkość statku nadal maleje, wzrasta za to prędkość kątowa i wartość dryfu. Gdy prędkość osiągnie wartość minimalną, a prędkość kątowa i dryf maksymalną kończy się faza druga i zaczyna trzecia. W fazie trzeciej elementy ruchu tj. prędkość, prędkość kątowa i dryf przyjmują stałe wartości. Tor cyrkulacji ma więc stały promień.

Elementy cyrkulacji to tor, średnica ustalona, średnica taktyczna, przesunięcie czołowe, przesunięcie ujemne, przesunięcie boczne.

Torem cyrkulacji nazywa się drogę wyznaczoną przez środek ciężkości statku wykonującego cyrkulację. Należy pamiętać, że jest to tylko droga punktu należy więc ją poszerzyć o szerokość statku i obszar będący wynikiem dryfowania statku w czasie cyrkulacji. Cała drogę nazywamy śladem torowym cyrkulacji i można ją opisać jako szerokość pasa ruchu statku wyznaczona ciągiem pozycji jego wodnicy pływania.

Średnicą ustaloną cyrkulacji nazywa się średnicę okręgu wyznaczonego przez środek ciężkości statku poruszającego się w fazie cyrkulacji ustalonej.

Średnicą taktyczną nazywa się odległość między kursem początkowym a kursem statku po zwrocie o 180°.

Przesunięciem czołowym nazywa się odległość wzdłużną środka ciężkości statku w momencie zwrotu o 90° od środka ciężkości statku na początku cyrkulacji.

Przesunięciem bocznym nazywamy odległość poprzeczną środka ciężkości statku w czasie cyrkulacji od środka ciężkości statku na początku cyrkulacji.

Przesunięciem ujemnym nazywa się odległość płaszczyzny symetrii statku w pierwszej fazie cyrkulacji od jego płaszczyzny na początku cyrkulacji.

Podstawowe parametry cyrkulacji przedstawia rysunek poniżej:

D_u - średnica ustalona PC - przesunięcie czołowe

D_t - średnica taktyczna PU - przesunięcie ujemne

CZĘŚĆ II - OBLICZNIE PROMIENIA CYRKULACJI USTALONEJ I ŚRODKA OKRĘGU FAZY USTALONEJ.

Promień cyrkulacji ustalonej oblicza się z następującego wzoru:

gdzie:

R_C - promień cyrkulacji ustalonej

V - objętość podwodnej części kadłuba

S_r - powierzchnia steru

k_T - współczynnik zanurzenia

k_d - współczynnik przegłębienia

k_H - współczynnik głębokości akwenu

k_V - współczynnik prędkości

k_α - współczynnik wychylenia steru

Dla obliczenia poszczególnych współczynników używa się następujących wzorów:

Współczynnik zanurzenia:

gdzie:

V - objętość podwodnej części kadłuba w metrach sześciennych

Lpp - długość statku między pionami w metrach

T - zanurzenie w metrach

Współczynnik przegłębienia:

gdzie:

ΔT - trym

Lpp - długość statku między pionami

Współczynnik głębokości akwenu:

gdzie:

T - zanurzenie

H - głębokość akwenu

Współczynnik prędkości:

gdzie:

v - prędkość początkowa statku w m/s

n - obroty śruby w rad/s

Współczynnik wychylenia steru:

gdzie:

k_L/P - współczynnik w zależności od kierunku wychylenia steru przyjmujący wartości:

k_L=1,57 dla lewej burty

k_P=2 dla prawej burty

Powierzchnię steru dla danej jednostki można policzyć ze wzoru:

gdzie:

Lpp - długość statku między pionami

T_śr - zanurzenie średnie

A - liczy się ze wzoru:

B - szerokość statku

Aby obliczyć środek okręgu po którym porusza się statek w fazie ustalonej używa się następujących wzorów:

Dla obliczenia współrzędnej X:

gdzie:

v_i - prędkość ustalona cyrkulacji; v_i=0,65*v₀

v₀ - początkowa prędkość cyrkulacji

R_c - promień cyrkulacji ustalonej

Dla obliczenia współrzędnej Y używa się wzoru:

Obliczenia:

Parametry statku:

Lpp=120,7 m

B=19 m

T=8,01 m

C_B=0,78

ΔT=0

V=14328,08 m³

A=61,75

S_r=15,66 m²

W każdej próbie ster wychylano o kąt 35°

Głębokość na akwenie płytkowodnym wynosiła 15 m, a na akwenie nieograniczonym 150 m.

AKWEN NIEOGRANICZONY

Wyniki obliczeń przedstawia poniższa tabela:

		CN ster PB		CN ster LB		WN ster PB		WN ster LB
v0 [m/s]	v0 [kn]	7,46	14,5	7,46	14,5	3,09	6	3,09	6
vi [m/s]		4,85		4,85		2,01		2,01
n[obr/min]	n[rad/s]	130	13,6	130	13,6	60	6,28	60	6,28
kT		0,248		0,248		0,248		0,248
kd		1		1		1		1
kH		0,997		0,997		0,997		0,997
kv		1,035		1,035		1,017		1,017
kα		0,993		0,78		0,993		0,78
Rc [m]		232,6		182,6		228,4		179,3
Xs [m]		328,1		257,6		322,2		253,0
Ys [m]		302,3		237,3		296,9		233,1

AKWEN PŁYTKOWODNY

Wyniki obliczeń przedstawia poniższa tabela:

		CN ster PB		CN ster LB
v0 [m/s]	v0 [kn]	7,46	14,5	7,46	14,5
vi [m/s]		4,85		4,85
n[obr/min]	n[rad/s]	130	13,6	130	13,6
kT		0,248		0,248
kd		1		1
kH		1,175		1,175
kv		1,035		1,035
kα		0,993		0,78
Rc [m]		274,2		215,2
Xs [m]		386,9		303,7
Ys [m]		356,5		279,8

Graficzne przedstawienie cyrkulacji znajduje się na następnych stronach.

WNIOSKI:

Średnica ustalona cyrkulacji w lewo jest mniejsza. Wiąże się to z bocznym oddziaływaniem śruby. Wektor bocznego oddziaływania śruby prawoskrętnej dodaje się z wektorem siły skręcającej przy wychyleniu steru w lewo, natomiast odejmuje z siłą skręcającą przy wychyleniu steru w prawo, powoduje to, że siła skręcająca w pierwszym przypadku jest większa, przez co średnica cyrkulacji w lewo jest mniejsza. Przy statkach ze śrubą lewoskrętną sytuacja jest odwrotna. Dodatkowo istnieją wyjątki od tej reguły.

Średnica cyrkulacji ulega zwiększeniu na akwenie płytkowodnym, co dokładnie przedstawia wykres.

Średnica cyrkulacji maleje wraz ze zmniejszaniem prędkości. Wyjątek stanowi prędkość BWN gdy średnica jest największa. W przypadku tego statku nie widać tego dokładnie, różnice między średnicami cyrkulacji są niewielkie.

Sprawozdania z Manewrowania Statkiem. Marcin Jabłoński IV IRM A

- 21 -

---