Исследование курсовой устойчивости судов с гироскопическими средствами управления

• Автор: Федотов, Алексей Валентинович
• Шифр специальности: 05.08.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
0.1. Сравнительный анализ эффективности применения гироскопических средств управления с традиционными

0.2. Обзор работ в области управления и стабилизации судов с
гироскопическими средствами
0.3. Содержание и основные особенности диссертационной работы
ГЛАВА 1. Построение математической модели и схематизация задачи
1.1. Гироскопическое средство управления курсом судна
^ 1.2. Критерий управляемости судна, оборудованного гироскопическим
средством управления
1.3. Схематизация задачи. Системы отсчета
1.4. Дифференциальные уравнения движения механической системы «судно - гироскопическое устройство
1.5. Линеаризация системы дифференциальных уравнений
ГЛАВА II. Гидродинамические характеристики водоизмещающих судов, оборудованных гироскопическими средствами управления

2.1. Присоединенные массы корпусов судов для водоизмещающего режима движения
2.2. Инерционные силы и моменты судов для водоизмещающего режима движения
2.3. Неинерционные силы и моменты судов для водоизмещающего
режима движения
ГЛАВА III. Исследование курсовой устойчивости судов с гироскопическими средствами управления
3.1............................................................Приведение линеаризованной системы дифференциальных уравнений движения судна с гироскопическим средством управления к нормальному виду
3.2. Решение линеаризованной системы дифференциальных уравнений движения судна с гироскопическим средством управления операционным методом
3.3. Исследование курсовой устойчивости движения судна с
** гироскопическим средством управления методом Гурвица
3.4. Исследование курсовой устойчивости движения судна с
гироскопическим средством управления по корням характеристического
уравнения
ГЛАВА IV. Исследование устойчивости прямолинейного движения судна с гироскопическим средством управления курсом при действии
на судно ветра
4.1. Преобразование системы дифференциальных уравнений движения с учетом действия на судно ветра
4.2. Исследование на устойчивость линеаризованного уравнения
возмущенного движения по углу курса судна
4.3. Исследование на устойчивость линеаризованного уравнения
возмущенного поперечного движения судна
4.4. Исследование на устойчивость линеаризованного уравнения
V' возмущенного движения рамы гироскопического устройства
ГЛАВА V. Практический расчет курсовой устойчивости судов с гироскопическими средствами управления
5.1. Исходные данные для расчета курсовой устойчивости судов с гироскопическими средствами управления
5.2. Расчет курсовой устойчивости сухогрузного теплохода «Окский-50»..
5.3. Расчет курсовой устойчивости сухогрузного теплохода-площадки
5.4. Расчет курсовой устойчивости парома-теплохода ледокольного типа., j
5.5. Расчет курсовой устойчивости прогулочно-экскурсионного судна
для рек и каналов С.-Петербурга
Заключени е
Литератур а
ВВЕДЕНИЕ
0.1 Сравнительный анализ эффективности применения гироскопических средств управления с традиционными.
Управляемость, то есть способность судна двигаться по заданной траектории, является необходимым эксплуатационным качеством судна, обеспечивающим его безопасную эксплуатацию, возможность движения по заданной траектории, а также обеспечения устойчивости на этой траектории [7,75]. В современных условиях существует значительное количество средств управления, обеспечивающих управляемость судов. Это поворотные насадки, подруливающие устройства, крыльчатые и водометные движители, снабженные реверс-рулевыми устройствами, другие конструкции [78]. Однако у большинства судов основным средством управления остаются традиционные рули. Судовой руль - пассивное средство управления, оно может обеспечивать управление судном только при его движении, поскольку необходимое для этого усилие возникает за счет взаимодействия воды с пером руля, на котором непосредственно возникает необходимая гидродинамическая сила, обеспечивающая поворотливость судна. Это является причиной недостатков рулевых устройств, а также и других

традиционных средств управления.
Основным недостатком рулей является потеря скорости хода судна при перекладке руля. Это объясняется тем, что гидродинамическая сила на руле имеет две составляющие: перпендикулярную диаметральной плоскости судна и продольную, которая создает дополнительное сопротивление воды движению судна. Например, морские суда на циркуляции теряют до 40% скорости [75,89,90], для речных судов потери скорости еще больше. Указанный недостаток приводит к значительным затратам мощности главных двигателей судна, их работа происходит на режимах, далеких от

номинального, что особенно проявляется на извилистых речных фарватерах. При этом на малых скоростях движения, при движении на заднем ходу происходит фактическая потеря управляемости судна. Такими недостатками

Рис.1.7. Связанная с судном пространственная система координат