Sprawozdanie

Temat ćwiczenia: Wodowanie wzdłużne.

1. Co to jest wodowanie?

Wodowanie - wprowadzenie statku wodnego albo innej jednostki pływającej na wodę po budowie, remoncie, transporcie itp.

Wodowania można dokonać poprzez:

• spuszczenie po pochylni

• rufą

• burtą

• wwiezienie do wody na wózku (slipowanie)

• opuszczenie za pomocą urządzenia dźwigowego

• wpuszczenie wody do suchego doku

• zatopienie doku pływającego

• stopienie lodu po dokowaniu przez wymrażanie.

Szczególnie uroczyste jest wodowanie jednostki nowo zbudowanej w stoczni połączone z chrztem i nadaniem nazwy.

Rodzaje wodowań:

2. Metody wodowania okrętów:

1. spłynięcie okrętu z jego podbudowy wskutek:

• pogrążenia podbudowy w wodzie o niezmienionym poziomie zwierciadła,

• podniesienie zwierciadła wody przy niezmiennym poziomie podbudowy;

wodowanie pod wpływem składowej siły ciężaru działającej równolegle do torów i powodującej ruch okrętu w kierunku:

• wzdłużnym do jego osi,

• poprzecznym do jego osi.

Wybór metody uzależniony jest od posiadanych w stoczni urządzeń np. pochylnie wzdłużne lub poprzeczne, wyciągi, doki.

Spłynięcie okrętu z podbudowy stałej

Warunkiem spłynięcia jest uzyskanie głębokości wody:

H= h + Tw + 0,3 [m]

h - wysokość podbudowy stępki [m];

Tw - największe zanurzenie wodowanej jednostki przy określonej gotowości [m];

0,3 - odstęp między stępką wodowanej jednostki a górną krawędzią podbudowy stępkowej [m].

Metody wodowania w oparciu o tę zasadę:

• wydokowanie z doku pływającego lub suchego,

• wodowanie przy użyciu dźwigu,

• wodowanie przy pomocy doku.

Wodowanie przy użyciu dźwigu

Statek woduje się przy użyciu dźwigu lądowego lub pływającego. Statek podsuwa się do nabrzeża i dźwig lądowy lub pływający o odpowiedniej nośności zdejmuje go z podbudowy lub wózków i stawia na wodzie. Należy przy tym zwrócić uwagę na to aby urządzenia do podnoszenia nie powodowały w kadłubie nadmiernych obciążeń zarówno miejscowych jak i wzdłużnych. Nie używa się pojedynczych stropów, lecz pasów stropowych o szerokości co najmniej 200 mm, składających się z szeregu lin stalowych ułożonych obok siebie i obszytych brezentem. Na krawędziach załamania kadłuba (obło, stępka belkowa) daje się podkładki z miękkiego drewna. Przy podnoszeniu kadłuba w ten sposób powstają znaczne siły ściskające kadłub w rejonie pokładu, który musi być specjalnie wzmocniony lub tez należy pasy rozeprzeć specjalnymi rozpornicami na wysokości pokładu. Jeżeli takie wodowanie jest częste - buduje się specjalną ramę dla kadłuba.

Do takiej metody wodowania można zastosować dwa dźwigi pływające lub lądowe, z tym, że należy ustalić dokładnie obciążenia na każdy dźwig, w czasie podnoszenia i opuszczania należy zapewnić pełną synchronizację ruchów obu dźwigów. Ciężar wodowanych w ten sposób jednostek nie przekracza ok. 300 T.

Wodowanie pod wpływem działania siły składowej ciężaru można podzielić na:

1. Wodowanie wzdłużne;

2. Wodowanie poprzeczne (dla okrętów o dużym stosunku L/H lub w przypadku wąskiego basenu).

Ustawienie okrętu na pochylni

Okręt stojący na pochylni jest wsparty na podbudowie stałej. Po ukończeniu budowy podkłada się pod niego tory i płozy ślizgowe, na które przenosi się ciężar okrętu i usuwa podbudowę. Okręt ześlizguje się po pokrytych odpowiednim smarem pochyłych torach pod wpływem działania własnego ciężaru.

W oparciu o obliczenia wodowania wykonuje się rysunek ustawienia okrętu na pochylni, który powinien zawierać m.in.:

• Stok płóz i torów, stok stępki,

• Rozmieszczenie podbudowy stałej,

• Długość, szerokość i zakres torów,

• Długość, szerokość i zakres płóz,

• Rozstaw torów,

• Szczegóły podbudowy,

• Typ i rozmieszczenie zwalniaczy i spychaczy,

• Typ i szczegóły urządzeń do hamowania statku,

• Ciężar okrętu w chwili wodowania

• Dane odnośnie balastowania.

O ustawieniu okrętu będą decydowały czynniki wynikające z warunków wodowania:

• Szerokość i głębokość akwenu przy pochylni,

• Głębokość wody na końcu torów,

• Wytrzymałość pochylni, szczególnie w rejonie kozła dziobowego w czasie obrotu rufy

• Kąt stoku pochylni

• Typ pochylni.

1. Pomiary i obliczenia

Dane:

Waga statku: 250g= 0,25 kg

Droga: 600mm= 0,6m

1. Za pomocą wzoru na drogę w ruchu przyśpieszonym obliczyć tarcie podłóżne.
















Kąt nachylenia [°]	Czas I [sek.]	Czas II [sek.]	Czas III [sek.]	Czas IV [sek.]	Czas V [sek.]	Czas średni
18	2,2	2,4	2,5	2,4	2,3	2,36
20	1,5	1,7	1,2	1,4	1,6	1,48
21	0,8	0,9	0,9	0,8	0,8	0,86
23	0,8	0,7	0,9	0,9	1	0,86
25	0,7	0,8	0,5	0,7	0,6	0,66

ZJAWISKO TARCIA I JEGO SKUTKI




WSTĘP
Siły tarcia są siłami bardzo często występującymi w przyrodzie. Pojawiają się one zawsze wtedy, gdy chcemy przesunąć względem siebie dwie stykające się powierzchnie. W zależności od sytuacji, staramy się je zwiększyć lub zmniejszyć. Na przykład, gdy idziemy po oblodzonej jezdni, staramy się, aby były jak największe. Natomiast, gdy powodują nagrzewanie się powierzchni i straty energii, dążymy do ich zmniejszenia.
Siły tarcia dzielimy na
a) kinetyczne (poślizgowe) , kiedy powierzchnie trące ślizgają się
b) statyczne, kiedy powierzchnie trące się nie ślizgają




TARCIE KINETYCZNE
Zacznijmy najpierw rozważania od siły tarcia kinetycznego. Wiadomo z życia codziennego jak i z doświadczenia, że im powierzchnie trące są bardziej chropowate, tym większe są siły tarcia. Poza tym, zależą one od siły wzajemnego nacisku. Im powierzchnie trące są bardziej do siebie dociskane, tym większe są siły tarcia. W wielu przypadkach, ale nie zawsze, siła nacisku jest równa ciężarowi ciała.
Gdybyśmy natomiast ciągnęli dwa klocki jak na rys.




wtedy okazuje się, że siła pokonująca siły tarcia jest taka sama, co świadczy o tym, że siły tarcia nie zależą od wielkości powierzchni trących.
Ostatecznie:
Siły tarcia nie zależą od wielkości powierzchni trących tylko od ich rodzaju i wzajemnego nacisku (wprost proporcjonalne). Można to zapisać wzorem

T_k=f_k*N

gdzie f_k- współczynnik tarcia kinetycznego.




TARCIE STATYCZNE
Trochę bardziej skomplikowana jest sytuacja z tarciem statycznym. Gdy na ciężką szafę podziałamy względnie małą siłą, to okazuje się, że jest ona w spoczynku. Dlaczego tak jest? Dlaczego nie rusza z miejsca? Każdy odpowiada, że przeszkadza temu siła tarcia.
Jaka ona jest w stosunku do działającej siły zewnętrznej?
Wiele osób sugeruje, że jest ona większa od siły jaką my działamy i dlatego szafa nie rusza. Takie tłumaczenie jest jednak sprzeczne z 1-szą zasadą dynamiki ( aby ciało pozostawało w spoczynku działające siły powinny się równoważyć).




Poza tym, gdyby tak było to, z drugiej zasady dynamiki wynikałoby, że na ciało działałaby wtedy wypadkowa siła skierowana przeciwnie do siły zewnętrznej i szafa ruszyłaby na osobę pchającą. ( W przypadku szafy nie byłoby to takie groźne, ale wyobrażam sobie, co by było gdybym chciał pchnąć walec drogowy?)
Ostatecznie z tego wynika, że siła tarcia statycznego musi być dokładnie równa sile zewnętrznej. Gdy siła zewnętrzna rośnie, to siła tarcia statycznego także rośnie, co ilustruje nam zamieszczony poniżej rysunek.




Proces zachodzi aż do osiągnięcia przez siłę tarcia pewnej maksymalnej wartości. Gdy siła zewnętrzna będzie od niej większa, ciało ruszy z miejsca. Ta maksymalna siła tarcia statycznego może być obliczona ze wzoru

T_smax=f_s*N
gdzie f_s- współczynnik tarcia statycznego

Maksymalna siła tarcia statycznego jest o kilka procent większa od siły tarcia kinetycznego, o czym możemy przekonać się choćby podczas próby ruszenia sanek z miejsca.
Na początku musimy działać dużą siłą, aby je ruszyć, a później jest dużo łatwiej.

Stąd T_smax>T_k

więc f_s>f_k

Zależność siły tarcia od siły zewnętrznej można zilustrować wykresem








ZASTOSOWANIE SIŁ TARCIA STATYCZNEGO
Większa wartość siły tarcia statycznego od kinetycznego została wykorzystana w samochodach, w których zastosowano ABS. Jest to system uniemożliwiający blokowanie się kół podczas hamowania. Dzięki temu po naciśnięciu hamulców koła nie ślizgają się po jezdni. Występuje wtedy między oponami a jezdnią tarcie statyczne, które jest większe od kinetycznego, dzięki czemu droga hamowania jest krótsza.




Podobnie jest podczas wchodzenia na oblodzoną górę. Stawiamy względnie wolno nogi, aby występowało tarcie statyczne T_s równoważące siłę ściągającą F_s. Jeżeli góra jest dość stroma, siła tarcia osiąga prawie maksymalną wartość. Gdy wtedy się poślizgniemy zaczyna działać siła tarcia kinetycznego, która jest mniejsza niż statyczne. Wtedy siła ściągająca jest większa od siły tarcia kinetycznego i - wędrówkę w górę trzeba rozpocząć od początku.
Rozpatrzmy teraz maksymalne przyśpieszenie z jakim może ruszyć samochód mający napęd na
a) dwa koła
b) cztery koła
jeżeli współczynnik tarcia opon o jezdnię wynosi f_s
ad a)




Przyśpieszenie samochodu można obliczyć ze wzoru




bo siła nacisku przypadająca na jedno koło jest równa ¼ ciężarowi samochodu
ostatecznie




ad b)




Widać od razu, że w przypadku napędu na cztery koła przyśpieszenie samochodu jest dwukrotnie większe.
Podobnie jest podczas hamowania.
Ponieważ w wielu przypadkach skrócenie drogi hamowania decyduje o bezpieczeństwie jazdy, dlatego hamulce są instalowane zawsze na wszystkie koła.
To, że siła tarcia statycznego jest większa od kinetycznego zostało wykorzystane w ABS, czyli w systemie uniemożliwiającym blokowanie się kół podczas hamowania. Wtedy między oponami a jezdnią występuje tarcie statyczne, większe od kinetycznego, dzięki czemu droga hamowania jest krótsza.


Pozytywne zastosowanie sił tarcia statycznego można także zaobserwować podczas jazdy samochodem z prędkością v po zakręcie o promieniu R. Działająca wtedy na samochód siła odśrodkowa F_o jest równoważona siłą tarcia T_s.
Zgodnie ze wzorem




widać, że im większa prędkość samochodu, tym działa większa siła tarcia statycznego. Trwa to aż do momentu, gdy siła odśrodkowa nie przekroczy maksymalnej siły tarcia statycznego. Wtedy tarcie statyczne zmieni się w tarcie kinetyczne. A ponieważ jest ono mniejsze od statycznego to równowaga zostanie zachwiana i siła odśrodkowa wyrzuci nas z zakrętu.
Podane wyżej przykłady przedstawiają pozytywne skutki występowania sił tarcia.
Jednak w wielu sytuacjach, ich działanie jest niekorzystne.

Rozpatrzmy ruch samochodu ze stała prędkością. Moc silnika można opisać wzorem
P=F*v
gdzie F jest siłą ciągu, a v prędkością,

W przypadku działania tylko sił tarcia, niezależnych od prędkości, moc zależałaby liniowo od prędkości.
Gdybyśmy natomiast uwzględniali tylko siły oporu powietrza , które są proporcjonalne do prędkości (F_o=bv) i gdyby siła ciągu silnika tylko ją pokonywała, to podstawiając do wzoru na moc otrzymalibyśmy

P=b*v²

Widać z tego, że gdyby prędkość wzrosła dwukrotnie, to moc silnika musiałaby wzrosnąć czterokrotnie.





WYZNACZANIE STATYCZNEGO WSP. TARCIA
W celu wyznaczenia statycznego współczynnika tarcia szukamy takiego kąta a przy którym ciało zacznie się zsuwać. Wtedy siła zsuwająca będzie się równać maksymalnej sile tarcia statycznego Tsmax.


F_s=T_smax
ale z rysunku F_s=Qsin

a N=Qcos

ponieważ




Tarcie -(pojęcie fizyczne, jeden z oporów ruchu) to całość zjawisk fizycznych towarzyszących przemieszczaniu się względem siebie dwóch ciał fizycznych (tarcie zewnętrzne) lub elementów tego samego ciała (tarcie wewnętrzne) i powodujących rozpraszanie energii podczas ruchu.

Tarcie zewnętrzne występuje na granicy dwóch ciał stałych. Tarcie wewnętrzne występuje przy przepływie płynów, jak i deformacji ciał stałych.

Siła występująca w zjawiskach tarcia nazywana jest siłą tarcia.

Podstawowy podział tarcia:^[1]

• tarcie zewnętrzne

• tarcie ślizgowe

• tarcie spoczynkowe (tarcie statyczne)

• tarcie ruchowe (tarcie kinetyczne)

• tarcie toczne

• tarcie wewnętrzne

Podział stosowany w technice uwzględniający występowanie środków smarnych:

• tarcie suche

• tarcie płynne

• tarcie graniczne

• tarcie mieszane

W tarciu zewnętrznym suchym zazwyczaj siła tarcia spoczynkowego jest większa lub równa sile tarcia ruchowego:


.

Choć zjawiska wywołujące tarcie mają skomplikowana naturę - od czysto mechanicznej po molekularną, matematyczny opis zjawiska jest bardzo prosty.

Jeżeli ciało nie porusza się, to siła tarcia statycznego równoważy siłę wypadkową pozostałych sił działających na ciało, ma jej kierunek, a zwrot przeciwny. Maksymalną wartość siły jaka może wystąpić określa wzór:




Jeżeli ciało porusza się, to siła tarcia dynamicznego ma kierunek ruchu ciała, zwrot przeciwny kierunkowi ruchu, wartość T jest równa:




gdzie:


- współczynnik tarcia zależny od rodzaju powierzchni stykających się ciał,


- siła nacisku prostopadła do powierzchni styku ciał.

Gdy ciało porusza się, tak że jego elementy stykające się z powierzchnią mają różne kierunki ruchu (np złożenie ruchu postępowego i obrotowego), to siły tarcia pochodzące od poszczególnych punktów styku ciała z podłożem mają różne kierunki.

---