Литература -->  Графическое определение перемещений 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 [ 52 ] 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159

Дифференциальное ур-ие Д. п. позволяет решать ряд практических задач. Так как в обш,ем виде

Fk-m и W,==<p(v), то путем интегрирования можно определить нок-рые зависимости. Представив дифференциальное ур-ие Д. п. в виде

dv

* = Д1Е

P + Q

И интегрируя его, получим зависимость скорости от времени: v = F{t).

Из ур-ия получается,чтоdS=-Fj(t)dt.

Иотегрируя последнее ур-ие, получаем зависимость времени от пути: t=F2{S). Для определения изменения скорости от пройденного пути уравнение молено представить в таком виде:

dv dv f. Fjk- Wk ~ dS ~ °

откуда dS=- , T. e. v=F{S), P + Q

Выведенное дифференциальное ур-ие Д. п. позволяет так.обр.решить ряд задач: определить время хода поезда, установить скорость поезда в любой точке, вычислить путь, необходимый для развития скорости до определенной величины, рассчитать вес поезда и т. д. Возможны также решения различных тормозных задач: при силе торможения В, уравнение получает вид:

dv Fk-Wic- Bk dt P+Q

Дифференциальное ур-ие Д. п. позволяет также исследовать вопрос о влиянии длины поезда при переменном профиле.

Величина у для нашего подвижного состава м. б. принята равной: для паровозов 0,06, для полногрузных товарных вагонов 0,04, для порожних 0,12 и для пассажирских вагонов 0,04. При таких значениях у, величина $ колеблется в пределах 114-1-124 и, в среднем, может приниматься равной 120 (при исчислении v-в км/ч, t-в ч., 1и - в кг, Р и Q-в т). Аналитическое решение уравнения требует довольно слоненых выкладок; обычно применяют различные приемы приближенных вычислений, а также приемы графич. решения.

Лит.: Ломоносов Ю. В., Тяговые расчеты, 3 изд., Берлин, 1922; Воскресенский В. Д. иБудановД. Д., Проблема профиля и трасы жел. дорог, Москва, 1919; Б я з е м с к и й В. О., Тяговые расчеты и графики движения. П., 1918; Штанге Д. А., Пособие для производства тяговых расчетов, М., 1926; Егорченко В. Ф., Тяговые расчеты. Справ, руководство, Берлин, 1922; Липец А. И., Упрощенные приемы расчета времен хода поездов, СПБ, 1914; Супруне и ко П. М., Тяговые расчеты, Киев, 1926; О п п е н г е й м К. А., Проектирование ж. д., 2 изд., М., 1928. М. Федоров.

ДВИЖИТЕЛИ СУДОВЫЕ, связанные с судном аппараты, непосредственно воспри-нимаюш;ие давления или реакции окружающей среды и создающие силу, двигающую судно. Сила, приводящая в движение судно может быть получена двумя резко отличающимися друг от друга способами: 1) без возбуждения в окружающих судно воде и воздухе возмущений, дополнительных к вызываемым поступательным движением кор-

пуса судна, например, путем тяги судна буксиром, давления воздуха на паруса (см. Парусность); 2) как реакция окружающей среды иа Д. с, производящий в среде возмущения, налагающиеся на возмущения, производимые корпусом самого судна. Примерами движителей являются гребные винты и гребные колеса. Равнодействующая реактивного давления среды на движитель носит название упорного давления. Возмущения, вызываемые движителем, на-лагаясь на возмущения, вызываемые корпусом судна, изменяют условия обтекания среды около корпуса судна. В силу этого сопротивление буксируемого судна может быть не равно сопротивлению судна, идущего под собственным движителем. С другой стороны, движитель работает на судне в среде, возмущенной двилеением судна, и релшмего работы изменяется по сравнению с тем, который имеет место при работе изолированного от судна движителя в неограниченной среде. Двшкитель и судно, как работающие в условиях взаимного влияния друг на друга, над.лежит рассматривать не иначе, как в совокупности.

Обычным мерилом качества движителя на судне является двигательный, или пропуль-

сивный, коэффициент /? =

где V-ско-

рость судна в м/ск, jR-сонротивление судна, буксируемого с этой скоростью без движителя, в кг,- N-мощность судового двигателя; для паровых машин обычно берется индикаторная мощность Ni, а для паровых турбин и двигателей внутреннего сгорания- мощность на валуУ. Двигательный коэффициент у морских судов, отнесенный к мощности на валу, колеблется обычно в пределах 0,53-f-0,76 [ ], падая и ниже этих чисел при несоответственных скорости хода, чрезмерно высоких оборотах машины, а также у мелкосидящих тихоходных судов. Качество движителя буксирных судов обычно оценивается двигательным коэффициентом, определяемым формулой: Г] где z -

суммарное сопротивление буксируемых судов в кг или тяговое усилие, определяемое обычно динамометром. Двигательный коэффициент буксирных судов сравнительно ниже. В виду затруднительности определения сопротивления буксирующего судна последнюю формулу иногда заменяют следующей,

дающей буксировочн. коэффициент: т]= -~

Этот коэффициент для речных винтовых буксиров, будучи отнесенным к Ni, падает до 0,15 и ниже [20, 48].

Все эти формулы оценивают не только эффективность работы самого движителя, но и взаимодействие движителя и корпуса судна. Для оценки движителей буксирных судов применяется в качестве измерителя также тяговое уси.лие на одну силу судового

двигателя на валу или на одну индикаторную силу двигателя . Эта величина ири одинаковом двигательном коэффициенте растет с уменьшением скорости хода. Колесные буксирные волжские пароходы, по исследованиям, произведенным



в 1923 году Р], дали следующие максимальные значения тягового усилия -:

Скорость относительно

воды я; в K.;U/4 ..... 7,8

в кг на одну силу

8,0 13,7 12,9

8,5 9,5 10,5 12,1 11,7 10,0

Заднеколесные речные буксирные пароходы, испытанные в С. Ш. А., дали , достигающие несколько ббльших величин

Скорость V в -км/ч........... 8,0 9,7

в кг на одну силу.........17,5 12,5

Там лее на винтовых буксирах были получены относительно худшие значения щ:

V.................... 4,8 6,4

18,0 11,6


Фиг. 1.

Несколько уступающие им значения отмечены у германск.винтового буксира,работающего на внутренних водных путях [ ]:

V................. 5 4,25 3,6

-................15,7 18,8 15,7

Общая теория влияния расположения движителя относительно судна па двигательный коэффициент Д. с. разработана немецкими авторами в приложении к гребным винтам, но применима и для ряда друг, движителей, например, гребных колес. Сущность ее сводится к следующему [22,22]. Возмущения, производимые корпусом судна в среде, в частном случае в воде, могут быть разделены схематически на два вида. Первый-движение воды как идеальной жидкости, обтекающей судно с потенциалом скоростей; при этом виде движения воды судно не испытывает сопротивления (см. Аэродинамика), и энергия, затраченная судном на этот вид возмущения, возвращается судну. Общий вид возмущений воды такого типа схематически показан на фиг. 1 око.яо судна, движущегося направо со скоростью v. Второй вид возмущений среды, который и обусловливает появление сопротивления, вызывает затрату судном энергии, ему не возвращаемой; часть этой энергии переходит в тепловую, часть ж;е затрачивается на такие двилсения среды, энергия которых частично м. б. возвращена судну путем соответствующего распололсения движителя. Из возмущений воды второго типа весьма важную роль играет увлекание судном за собой мощного потока воды за кормой и в меньшей степени-по бортам, называемого попутным потоком. Распределение скоростей у борта судна при этом виде возмущения показано схематически на фиг. 2. Энергия, затрачиваемая судном на увлечение за собой попутного потока воды, м. б. уменьшена, если в нем будет установлен движитель, к-рый, отбрасывая воду назад, будет уменьшать абсолютную скорость и, следовательно, кинетич. энергию попутн. потока, увлекаемого судном за собой. Это означает, что Р (v-va- Vr) < Rv ,

где Р-упорное давление движителя, или сопротивление судна на ходу; v-составляющая попутного потока с потенциалом скоростей; v-составляющая попутного потока, вызывающая сопротивление воды движению судна; v и -средние значения составляющих попутного потока в месте расположения движителя. Работа большей части судовых движителей основана на том, что движитель отбрасывает окружающую его среду в направлении, обратном направлению скорости судна.

В первом приближении упорное давление и кпд двилсителя м. б. определены следующ. обр. В единицу времени движитель, находящийся на судне, отбрасывает назад (считая по ходу судна) массу воды или воздуха ~- т =qFu , где и-сред---


пяя скорость сначала подсасываемого, а затем отбрасываемо- фJJJ, 2.

го движителем потока в данном расстоянии от двиясителя; скорость и берется относительно движителя, считая последний неподвижным относительно судна ;Р-площадь сечения потока, отбрасываемого движителем. Придадим uvlF индексы 2 для части потока, находящегося в непосредств. близости к движителю; грубо говоря, это-скорость и сечение потока при проходе его через движитель. Индекс 3 придадим той части потока, находящейся за двилсителем в весьма небольшом от него расстоянии, где скорость получает максимальное значение. Индекс 1 придадим той части потока, проходящего через движитель, где еще не имеет места подсасывающее действие движителя, т. е. гг, если движитель находится в таком расстоянии от судна, что в районе его расположения попутный поток гй+ = 0. В противном случае Mi = = V - v - v, при чем величина попутного потока определяется перед движителем в наименьшем от него расстоянии, где можно считать отсутствующим действие подсасывания. Тогда имеем за единицу времени приращение количества движения потока, проходящего через движитель:

m (Мз - Ml) = дЕщ (щ - it) = qFuw, где w - приращение скорости потока. Эта величина, по теореме о количестве движения, должна равняться импульсу силы за единицу времени, т. е. упорному давлению движителя. Отсюда Р= qF.uw и полезная работа движителя Рг(.1= pF-tiMw. Работа, затрачиваемая на увеличение скорости потока за единицу времени, выразится формулой:

2 2 2

С другой стороны, полная работа движителя может быть выражена как произведение упорного давления на скорость движителя относительно проходящего через него потока:

Т = Puo, = qF ul w . Приравнивая эти два выражения, получим:

г*.= - = % + -Экспериментальные исследования [J показали, что щ>щ-\-- и приближается к



41+0,15 го. Отсюда кпд движителя, называемый идеальным, как выведенный приближенно, без учета влияния очертаний движителя и различных потерь энергии на трение и пр., равен

Ри, U,

Если ввести термин двилште.т1ь

кудельное давление на

то молшо

показать, что

1+V 1 + 2в

откуда следует, что кпд уменьшается с увеличением упорного давления Р и растет с увеличением F и скорости щ = v - Va - Vr. Практика показывает, что только что указанные общие положения верны и для действительного кпд движителей. Следовательно, движитель, работающий в положите.т1ь-ном попутном потоке, т. е. за кормой судна, имеет кпд худший, по сравнению с тем, который он имел бы, если бы работал изолированно от судна, двигался с той же скоростью V, как судно, и развивал то лее упорное давление Р; у движителя, работающего в отрицательном попутном или встречрюм потоке, что может иметь место у борта суд-па, кпд, наоборот, повышается.

Двигательный коэффициент судна для учета отдельных элементов, влияющих на его величину, может быть разложен на следующие составные части:

- Р (V- Vd - Ц-)

~ 75 JVj ~ Р v-v-Vy

75 Nt

= (1 - О Vp Vz=Vs- Vi

где f - - w = г; (1 - С); С - коэфф-т попут-

R 1 - t

ного потока; 1 - f == р ; rjg= j- - коэфф-т

P(V - VH - и,-)

влияния корпуса; ---кпд движителя таких же геометрическ. размеров, как и на данном судне, работающего изолированно от судна и развивающего то нее упорное давление Р, при том же числе об/сек.; Np-мощность на валу движителя, работающего в только что указанных условиях; Ng-мощность судового двигателя на валу,

за исключением потерь на линии вала; =

= Пг-множитель, характеризующий изменение кпд движителя при работе на судне по сравнению с работой его изолированно от судна в неограниченной среде; ?ps= ?p %- кпд винта при работе его на судне. Следует отметить, что сравнение работы движителя на судне с работой его в неограниченном потоке молеет производиться и на иной базе, чем указано выше, например, не при равных упорных давлениях, а при равных мощностях на валу, когда % получает меньшие значения, и т. д. В виду возможности разных баз сравнения, значения rip и имеют до некоторой степени условные значения; -Пр имеет определенное значение, если известны Р, v и С- Но так как методы определения расчетом rfg являются достижением последнего времени и самый расчет представляет некоторые затруднения,

то пока еще часто пользуются произведением Пр-Пг несмотря на условность определения множителей. Коэффициент попутного потока С определяется путем непосредственного измерения при буксировке судна или его модели Р,®]. Величина его очень колеблется в зависимости от расположения


Фиг. 3.

относительно судна точки, где производится измерение. На фиг. 3 показаны значения С у парохода San Fernando в плоскости гребного винта, т. е. в плоскости, перпендикулярной оси винта, секущей приблизительно посредине его лопасти. Деление попутного потока на составные части и Vy производится опытным путем в достаточной мере приближенно и условно. На фиг. 4 показано радиальное распределение г; и г в


20 40 60 во

Отстояние от Борта модели в мм

Фиг. 4.

плоскости гребного винта, при чем значения взяты средние для всей окружности данного радиуса. Для грубых расчетов можно пользоваться приближенными форму.ча-ми и значениями коэффициента С- Для морских судов, по формуле Тейлора

f = - 0,2 + 0,555 для двухвинтовых судов, г= -0,05 + 0,5<5 для одновинтовых судов.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 [ 52 ] 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159