Теоретические вопросы управления судном. Антонов В.А - 25 стр.

      Величина лобового сопротивления практически совпадает с величиной
проекции равнодействующей на диаметральную плоскость (ДП) судна, а вели-
чина подъемной силы – с величиной проекции равнодействующей на плоскость
шпангоута.
      Для определения сил и момента, создаваемого отклоненным рулем, мож-
но использовать следующие формулы:
      ХР = СХР0,5ρ V2 SP,               (57)
                      2
      УР = СУР 0,5ρ V SP,                (58)
                      2
      МР = Сmp0,5ρ V SP bP               (59)
      Как видно из приведенных уравнений (57 – 59), гидродинамические силы
и момент, возникающие на пере руля, зависит от площади (SP), скорости обте-
кающей его жидкости (V) и коэффициентов: подъемной силы (СУР), лобового
сопротивления (СХР) и коэффициента момента (Cmp). Коэффициенты определя-
ются при продувках в аэродинамических трубах крыльев разного удлинения,
разных профилей и толщины. Результаты продувок изолированных рулей пока-
зали, что кроме площади руля и скорости набегающего потока, на величину
коэффициента подъемной силы значительное влияние оказывает угол атаки.
Для изолированного руля угол атаки будет соответствовать углу перекладки
                                  руля.
                                        Результаты    продувок    показывают,
                                  (Рис.4.2) что при достижении определенного
                                  угла атаки, коэффициент подъемной силы
                                  резко уменьшается. Происходит так называе-
                                  мый срыв потока и при больших углах
                                  перекладки рулевая сила заметно падает. Угол
                                  атаки, при котором коэффициент подъемной
                                  силы достигает максимума, называется крити-
                                  ческим углом атаки. Этим обусловлено
                                  ограничение углов перекладки судовых рулей.
              Рис.4.2              Коэффициент подъемной силы руля до крити-
ческого угла атаки имеет линейную или почти линейную зависимость. Поэтому
можно записать:
      СУР≈ k δ                  (60)
      где: δ – угол атаки или угол перекладки руля;
           k – линейный коэффициент, определяемый через относительное уд-
линение руля (λ).
      Важная геометрическая характеристика пера руля – его относительное
удлинение, определяется из отношения:
          S P hP2
     λ=      =                 (61)
          bP S P
     где: bP – средняя ширина (хорда) пера руля;
          hP – средняя высота пера руля.
     В то же время линейный коэффициент можно определить из отношения:
          2πλ
     k=                       (62)
          2+λ
                                      25