Как рассчитать скорость корабля

Морской узел. Скорость движения судов

Морская миля

Кроме мили, расстояние в море измеряется с помощью таких единиц, как фут, дюйм, ярд, морская сажень и морской кабельтов.

Морской узел: скорость судна

Пример вычисления скорости судна

Корабль движется со скоростью 20 морских узлов. Ему нужно пройти расстояние 100 км до места назначения. Какова его скорость в километрах, и сколько времени ему понадобится на прохождение данного расстояния?

Для начала необходимо перевести скорость из узлов в километры, для этого 20 нужно умножить на 1,852. Получается, что скорость корабля в километрах равняется 37 км в час.

Затем следует разделить расстояние 100 км на скорость корабля 37 км/ч. Получится, что кораблю потребуется примерно 2,7 часа, чтобы достигнуть места назначения, идя со скоростью 20 морских узлов.

Происхождение термина «морской узел»

Для определения пройденного расстояния применялось особое изобретение. Оно называлось лаг и представляло собой бревно с привязанной к нему веревкой. На веревке на равном расстоянии друг от друга были завязаны узлы. Лаг выбрасывался с кормы судна. Когда веревка натягивалась, моряк считал количество узелков, пройденных за время движения корабля через его руки.

Так и закрепились традиция измерения скорости морскими узлами, хотя современный узел имеет иную величину, чем в древние времена. В современном мореходстве лаг по прежнему используется для замера скорости корабля. Выглядит он, разумеется, иначе, чем в прошлом, и представляет собой специальный прибор.

Итак, на море вычисление скорости в морских узлах осуществляется с давних времен. Узел соответствует скорости, с которой корабль пройдет одну морскую милю за час. Для перевода скорости в узлах в скорость в километрах нужно умножить узлы на 1,852 (длина одной морской мили).

Источник

Способы определения скорости судна и пройденного расстояния. Лаги. Поправка и коэффициент лага. Мерная линия. Определение скорости судна и поправки лага на мерной линии

«Определение скорости судна и пройденного расстояния в море»

Расстояние в море измеряется в морских милях и кабельтовых, поэтому и пройденное судном расстояние измеряется в этих же единицах. 1миля = 10 кбт.

Скорость судна выражается количеством миль в час, или узлов.

Узел-единица скорости судна, равная одной миле в час.1узел = 1миля/час.

Приборы, с помощью которых измеряется скорость судна и определяется пройденное расстояние называются лагами.

Лаги в зависимости от принципа действия и устройства подразделяются на

— относительные(Гидродинамические, индукционные), измеряющие скорость судна относительно воды

— абсолютные(Доплеровские лаги, инерциальные и геоэлектромагнитные системы), измеряющие скорость судна относительно грунта.

1. Гидродинамические. Работа этих лагов основана на измерении разности статического и динамического давления воды, зависящей от скорости судна.

2. Индукционные. Принцип работы основан на использовании зависимости между скоростью судна и ЭДС, индуцируемой в воде источником магнитного поля, закрепленном на днище судна.

3. Допплеровские. Принцип работы основан на использовании эффекта Допплера, заключающийся в изменении наблюдаемой частоты вследствие относительного движения источника излучаемой энергии

Движение судна так же принято делить на относительное со скоростью V_о (V_л), абсолютное со скоростью V (V_а, V_и) и переносное V_c под воздействием ветра, течения или их совместном воздействии.

На судах в основном используются относительные лаги, которые измеряют скорость и пройденное расстояние относительно воды с учётом ветра, но без учёта течения. Как правило, лаги имеют погрешность, называемую поправкой лага.

Поправкой лага называется систематическая погрешность, выраженная в процентах.

ΔЛ= ————100%

где S – фактическое (истинное) расстояние, снятое с карты;

РОЛ – разность отсчётов лага. РОЛ=ОЛ₂ – ОЛ₁.

Часто поправку лага выражают через коэффициент лага k_л.

Поправку лага и скорость судна определяют после постройки или ремонта на специальных полигонах – мерных линиях при следующих условиях: волнение не более 3 баллов, ветер до 8 м/с, глубина не менее 6 средних осадок.

Поправка лага и скорость судна определяются на ППХ, СПХ, МПХ, СМПХ в грузу и в балласте.

Полученные результаты заносят в таблицу маневренных элементов.

При отсутствии течения на мерной линии делается 1 пробег.

Соответственно определится и поправка лага: рассчитываются по формуле (2) для двух пробегов.

В море скорость и поправка лага определяются по свободно плавающему ориентиру (для исключения течения) с помощью РЛС или с помощью высокоточных обсерваций (по спутникам) с исключением течения графически или по формулам. Для исключения накапливающихся погрешностей длина одного пробега должна составлять при скорости 10 уз. – 2,3 м.мили; 15уз. – 3,6 м. мили; 18 уз. – 4,3 м.м или; 20 уз. – 4,9 м.мили (Н. В. Авербах, Ю. К. Баранов Определение маневренных элементов морского судна и поправки лага). Тогда

.

Задачи, решаемые при ведении счисления.

Предвычисление отсчёта лага: ОЛ_i+1=РОЛ+ ОЛ_i, где РОЛ=Sл/kл.

Расчёт расстояния, пройденного по лагу: S_л=V_лDT.

Источник

Определение скорости судов в узлах и перевод в километры в час

В нашей жизни скорость передвижения транспортных средств измеряется в километрах в час (км/час). Так характеризуется движение автомобиля, поезда, самолета. Но из этого правила есть одно исключение. В морской навигации скорость движения судна обозначается в узлах. Эта единица измерения не входит в Международную систему СИ, но традиционно допускается для использования в мореходстве.

Измерение быстроходности судов

Такой порядок сложился исторически. Когда-то быстрота движения судна определялась при помощи специального прибора, который назывался секторный лаг. Он представлял собой доску, на конце которой был закреплен линь — тонкий корабельный трос. На всем его протяжении через равные промежутки были завязаны узлы. Моряк, касаясь троса рукой, подсчитывал количество узлов, прошедших через его руку за определенное время, определяя таким способом скорость сразу в узлах. Важно, что при этом способе не требовалось производить никаких дополнительных расчетов.

Лагами подобной конструкции уже давно никто не пользуется. Сейчас для измерения скорости морских судов применяют приборы на основе последних научных и технических достижений в области гидроакустики и гидродинамики. Популярностью пользуются измерители на основе эффекта Доплера. Существуют и более простые способы — при помощи специальных металлических вертушек, помещенных в воду. В этом случае скорость определяется исходя из количества их оборотов в единицу времени.

Морская миля

В переводе на обычный язык один узел означает скорость, с которой корабль проходит за час одну морскую милю. Поначалу ее величина равнялась 1853,184 метра. Именно такова длина поверхности Земли по меридиану в одну угловую минуту. И только в 1929 году Международная конференция в Монако установила длину морской мили в 1852 метра.

Необходимо помнить, что, кроме морской мили, существуют и другие. В прошлом в разных государствах в качестве единиц измерения длины существовало несколько десятков различных миль. После введения метрической системы мер мили в качестве единицы измерения расстояний стали стремительно терять популярность. Сегодня из всего многообразия сухопутных миль осталось лишь около десяти. Самой распространенной из них является американская миля. Ее длина составляет 1609,34 метра.

К длине земного меридиана привязана не только морская миля. Старинная французская мера длины морское лье равняется 5555,6 метрам, что соответствует трем морским милям. Интересно, что, кроме морского лье, во Франции существовало еще сухопутное, также привязанное к длине меридиана, и почтовое лье.

Правила перерасчета скорости

Сегодня быстроходность морских судов все так же измеряется в узлах. Для того чтобы представлять эту характеристику в привычной для нас форме, необходимо переводить их в километры в час. Это можно сделать несколькими способами:

Сделав подобный перерасчет, легко сравнить между собой скорости движения морских судов и других транспортных средств.

Рекордсмены среди судов

Быстроходность морских пассажирских судов обычно выше, чем торговых. Последний официальный рекорд («Голубая лента Атлантики») принадлежит американскому скоростному трансатлантическому лайнеру «Юнайтед Стейтс». Он был установлен в 1952 году. Тогда лайнер пересек Атлантику со средней скоростью 35 узлов (64,7 км/час).

Печально знаменитый «Титаник» в своем единственном рейсе в момент столкновения с айсбергом в ночь с 14 на 15 апреля 1912 года шел практически на пределе своих технических возможностей со скоростью 22 узла. Наивысшая тогда скорость пассажирских лайнеров («Мавритании» и «Лузитании») равнялась 25 узлам (46,3 км/час).

Вот некоторые из морских судов, бывшие когда-то обладателями «Голубой ленты Атлантики»:

Существует отдельная категория судов — на подводных крыльях, которые используются для пассажирских перевозок и береговой охраны. Они могут развивать скорость свыше 100 км/час (60 узлов), но их область применения в море сильно ограничена исключительно прибрежной зоной и низкими экономическими характеристиками.

Смена приоритетов

С развитием авиации подобное активное соперничество среди океанских пассажирских судов потеряло свою актуальность. Пассажиры для пересечения Атлантики стали отдавать предпочтение самолетам, а судовладельческим компаниям пришлось переориентироваться на обслуживание туристов. Для круизных лайнеров важнейшими показателями стали надежность, комфортабельность и экономическая эффективность.

Оптимальная скорость современных океанских круизных теплоходов составляет обычно от 20 до 30 узлов, а для грузовых судов — примерно 15 узлов. Рекордное для того времени достижение «Юнайтед Стейтс» так и осталось наивысшим в истории. Для торговых судов приоритетными показателями сегодня являются прежде всего экономические. Погоня за рекордами окончательно ушла в прошлое.

Видео

В этой видеоподборке вы найдете много интересной информации по поводу измерения скорости морского транспорта.

Источник

Как рассчитать скорость корабля

Измерение скорости и пройденного судном расстояния

Постоянное знание судоводителем достоверной скорости своего судна является одним из важнейших условий безаварийного плавания.

Движение судна относительно дна со скоростью, называемой абсолютной, рассматривается в навигации как результат сложения вектора скорости судна относительно воды и вектора течения, действующего в районе плавания.

В свою очередь вектор скорости судна относительно воды (относительная скорость) является результатом работы судовых движителей и действия на судно ветра и волнения.

В условиях отсутствия ветра и волнения она наиболее просто определяется по частоте вращения винтов.

Знание скорости дает возможность определить пройденное судном расстояние S_об в милях:

где V_об — скорость судна, определенная по частоте вращения винтов, уз; t — время плавания судна, ч.

Однако этот способ неточен, так как не учитывает изменение состояния судна (обрастание корпуса, изменение осадки), влияние ветра и волнения. На скорость судна относительно воды оказывают влияние следующие факторы.

1. Степень загрузки, крен и дифферент судна. Скорость судна изменяется с изменением осадки. Обычно в условиях хорошей погоды судно в балласте имеет несколько большую скорость, чем в полном грузу. Однако с усилением ветра и волнения потери в скорости судна в балласте становятся намного больше, чем судна в полном грузу.

Значительное влияние на изменение скорости оказывает дифферент. Как правило, дифферент на нос снижает скорость. К таким же результатам приводит значительный дифферент на корму. Оптимальный вариант дифферента выбирается на основании опытных данных.

Наличие крена судна вызывает его систематический уход с заданного курса в сторону повышенного борта, что является следствием нарушения симметрии обводов погруженной в воду части корпуса. По этой причине приходится чаще прибегать к перекладке руля для удержания судна на курсе, а это в свою очередь ведет к уменьшению скорости судна.

2. Ветер и волнение обычно действуют на судно одновременно и, как правило, вызывают потери в скорости. Встречные ветер и волнение создают значительное по силе сопротивление движению судна и ухудшают его управляемость. Потери в скорости в этом случае могут быть значительны.

Ветры и волнение попутного направления снижают скорость судна в основном за счет резкого ухудшения его управляемости. Лишь при слабом попутном ветре и незначительном волнении у отдельных типов судов наблюдается небольшое увеличение скорости.

3. Обрастание корпуса наблюдается при плавании судов в любых условиях как в пресной, так и в соленой воде. Наиболее интенсивно обрастание происходит в теплых морях. Следствием обрастания является увеличение сопротивления воды движению судна, т.е. снижение скорости. В средних широтах через шесть месяцев уменьшение скорости может достигать 5 — 10%. Борьба с обрастанием ведется путем систематической очистки корпуса судна и его окраски специальными не
обрастающими красками.

4. Мелководье. Влияние мелководья на уменьшение скорости судна
начинает сказываться при глубинах в районе плавания

V — скорость судна, м/с;

Таким образом, определенная для конкретных условий плавания зависимость скорости судна от частоты вращения винтов под влиянием перечисленных факторов будет нарушена. В этом случае расчеты пройденного судном расстояния, выполненные по формуле (38), будут содержать значительные ошибки.

В практике судовождения скорость судна иногда рассчитывают, используя известную зависимость

где V — скорость судна относительно грунта, уз;

S — расстояние, пройденное с постоянной скоростью, мили; t — время, ч.

Учет скорости и пройденного судном расстояния осуществляется наиболее точно с использованием специального прибора — лага.

Для определения скорости судна оборудуются мерные линии, к районам расположения которых предъявляются следующие требования:

отсутствие влияния мелководья, что обеспечивается при минимальной глубине, определяемой из соотношения

где Н — глубина района мерной линии, м; Т — осадка судна, м;

защищенность от господствующих ветров и волнения;

отсутствие течений или наличие слабых постоянных течений совпадающих с направлениями пробегов;

возможность свободного маневра судов.

Рис. 23. Мерная линия

Оборудование мерной линии (рис. 23), как правило, состоит из нескольких параллельных секущих створов и одного ведущего, перпендикулярного к ним. Расстояния между секущими створами вычисляются с высокой точностью. В большинстве же случаев линия пробега судов обозначается не ведущим створом, а выставленными вдоль нее буями или вехами.

Обычно замеры делаются при полной загрузке и в балласте для основных режимов работы двигателей. В период выполнения замеров на мерной линии ветер не должен превышать 3 баллов, а волнение — 2 баллов. Судно не должно иметь крена, а дифферент должен быть в оптимальных пределах.

Для определения скорости судну необходимо лечь по компасу на курс, перпендикулярный линиям секущих створов, и развить заданную частоту вращения движителей. Измерение продолжительности пробега обычно производится по показаниям трех секундомеров. В момент пересечения первого секущего створа пускают секундомеры и через каждую минуту замечают показания тахометров. Секундомеры останавливаются с пересечением второго секущего створа.

Рассчитав среднее время продолжительности пробега по показаниям секундомеров, определяют скорость по формуле

где S — длина пробега между секущими створами, мили;

t — средняя продолжительность пробега между секущими створами, с; V — скорость судна относительно грунта, уз.

Частота вращения движителей определяется как среднее арифметическое значение из показаний тахометров за время пробега.

Если в районе мерной линии отсутствует течение, то скорости относительно грунта и воды равны. В этом случае достаточно сделать всего один пробег. При наличии в районе маневрирования постоянного по направлению и скорости течения необходимо делать два пробега в противоположные стороны. Относительная скорость судна V₀ и частота вращения движителей п в этом случае будут определяться по формулам:

Рис. 24. График зависимости скорости от частоты вращения движителей

где V₁, V₂ — скорости судна относительно дна на первом и втором пробегах; n₁ и n₂ — частота вращения движителей на первом и втором пробегах.

При действии в районе мерной линии равномерно меняющегося течения рекомендуется делать третий пробег в том же направлении, что и первый, а скорость, свободная от влияния течения, рассчитывается но приближенной формуле

Если же характер изменения течения неизвестен или желают получить более точный результат, то делают четыре пробега и скорость рассчитывают по формуле

Средняя частота вращения движителей в этих случаях рассчитывается для трех и четырех пробегов соответственно:

Таким образом определяют скорость и частоту вращения движителей для нескольких режимов работы главных двигателей в грузу и в балласте. По полученным данным строят графики зависимости скорости от частоты вращения движителей при различной загрузке судна (рис. 24).

На основании данных графиков составляется таблица соответствия скорости хода частоте вращения гребных винтов или таблица соответствия частоты вращения винтов скорости судна.

Если по результатам прохождения мерной линии известна какая-либо скорость и соответствующая ей частота вращения винтов, то можно рассчитать значение скорости для любого промежуточного значения частоты вращения винтов по формуле Афанасьева

где V₀ — известная скорость при частоте вращения движителя п₀; V_И, — искомая скорость для частоты вращения движителя n₁.

Таким образом, определив скорость своего судна по графику зависимости ее от частоты вращения винтов, можно рассчитать пройденное расстояние в морских милях по формуле

где V₀ — скорость судна, уз; t — время плавания, мин.

Если же известно пройденное расстояние, то расчет времени плавания выполняется:v

По этим формулам составлены таблицы «Расстояние по времени и скорости» и «Время по расстоянию и скорости» в МТ — 75 приложения 2 и 3 соответственно.

Расчеты пройденного расстояния с использованием скорости, определенной по частоте вращения винтов V_o6, выполняются лишь при отсутствии лага или для контроля его работы.

Источник

Определение скорости судна. Поправка и коэффициент лага

Скорость судна или корабля (V) и поправки их лагов (DЛ%) определяются различными способами:

— на визуальной мерной линии;

— с помощью судовой РЛС;

— с помощью РНС высокой точности;

— на кабельной мерной линии и др.

Все способы определения V и DЛ% различаются между собой только методикой получения истинного расстояния (S), необходимого для расчета истинной скорости хода судна (V₀) ® см. рис. 5.4, 5.5, 5.6.

Рассмотрим один из способов ® определение скорости хода судна (V) и его поправки лага (DЛ%) на визуальной мерной линии.

Визуальная мерная линия ® специально оборудованный полигон для проведения скоростных испытаний судов.

Такой полигон должен отвечать следующим требованиям:

1) – располагаться в стороне от путей движения кораблей и судов;

2) – быть свободным от навигационных опасностей (> 2 миль) и укрытым от ветра и волны;

3) – должен обеспечивать свободу маневра (V £ 36 уз. ® L = 3 мили; V £ 24 уз. ® L = 2 мили и V £ 12 уз. ® L = 1 миле);

4) – иметь возможность обеспечить требуемую точность определения места и безопасность плавания;

5) – иметь глубины, исключающие влияние мелководья на скорость хода судна (при осадке в 5 м и V £ 30 уз. Н ³95 м).

Рис. 5.1. Визуальная мерная линия

Визуальная мерная линия оборудуется секущими (Б, В, Г) створами (не 24 уз. – 3 мили);

t_i – среднее время пробега в секундах (осредненное время всех секундомеров).

3) ® рассчитывается скорость судна на пробеге по лагу по формуле:

(5.9)

где РОЛ = ОЛ₂ – ОЛ₁ – разность отсчетов лага (показаний счетчика лага).

4) ® рассчитывается число оборотов движителей в минуту на пробеге по формуле:

(5.10)

где .

5) ® рассчитывается поправка лага в процентах (DЛ%) на пробеге по формуле:

(5.11)

6) ® рассчитывается коэффициент лага (К_Л) на пробеге по формуле:

(5.12)

Для исключения влияния течения на результаты на каждом режиме работы движителей выполняется:

а) ® по 2 пробега ® если скорость течения в районе мерной линии постоянна;

б) ® по 3 пробега ® если течение не постоянно и его элементы (К_Т, u_Т) недостоверны.

Режимов работы движителей должно быть не менее 3-х (как правило: I – «ПХ» –назначенный ход; II – «СХ» – 75% от «ПХ»; III – «МХ» – 50% от «ПХ»). На каждом режиме выполняется (обычно) по 3 пробега и после расчетов имеем:

7) ® рассчитываются для конкретного, назначенного, режима работы движителей средние значения искомых величин:

а) ® истинная (относительная) скорость хода судна (V_О) на режиме по формуле:

;(5.13)

б) ® скорость хода судна по лагу (V_Л) на режиме по формуле:

;(5.14)

в) ® число оборотов движителей (винтов) на режиме по формуле:

;(5.15)

г) ® поправку лага в процентах (DЛ%) на режиме по формуле:

;(5.16)

д) ® коэффициент лага (К_Л) на режиме по формуле:

. (5.17)

Примечание:

Если на режиме выполняется не 3 а 2 пробега, то формулы (5.13¸5.17) примут вид:

(5.13а)

(5.14а)

(5.15а)

(5.16а)

(5.17а)

8) ® далее судно выполняет пробеги на визуальной мерной линии на II-м и на III-м назначенном режиме работы движителей, по результатам которых рассчитываются по формулам (5.13¸5.17):

9) ® по результатам замеров на мерной линии составляются:

а) график соответствия скорости хода судна частоте вращения движителей (рис. 5.2)	б) график соответствия поправки лага (DЛ%) скорости хода судна (рис. 5.3)
Рис. 5.2. График соответствия скорости хода судна частоте вращения его движителей	Рис. 5.3. График соответствия поправки лага скорости хода судна

С этих графиков снимаются данные для заполнения рабочих таблиц штурмана (РТШ).

Соответствие скорости хода частоте вращения движителей

и поправке (коэффициенту) лага

Данные определений (расчетов) записываются в «Формуляр судна», СЖ и РТШ.

Одновременно с определением скорости хода на мерной линии замеряется расход топлива на 1 милю плавания на каждом режиме. По результатам этих замеров выявляется экономическая скорость, часовой расход топлива, продолжительность плавания в часах данной скоростью, дальность плавания судна в милях.

Определение V и DЛ% с помощью высокоточной РНС.

Рис. 5.4. Определение поправки лага с помощью высокоточной РНС

Определение V и DЛ% при помощи судовой РЛС.

Рис. 5.5. Определение поправки лага при помощи судовой РЛС

Определение V и DЛ% на кабельной мерной линии.

Рис. 5.6. Кабельная мерная линия

Источник