Математическая модель неустановившегося движения судна

Основным уравнением задачи в этом случае является уравнение второго закона Ньютона в проекции на ось координат “X”.

m*a = F(1)

Здесь:

m – масса тела;

а = dV/dt – ускорение тела;

F – сумма всех сил, действующих на судно, в проекции на ось “X”.

Равнодействующая сила F складывается из двух сил:

R – сопротивление движению судна;

Т – тяга движения (как правило, гребного винта).

Из физических соображений понятно, что сопротивление R зависит от скорости движения (чем больше скорость “V”, тем больше сопротивление R) и направлена против скорости “V”, т.е. в отрицательном направлении оси “X”. Тяга, создаваемая гребным винтом, также зависит от скорости судна, но действует в противоположном направлении силе сопротивления R, т.е. направлена в положительном направлении оси “X”.

С учетом сказанного, уравнение (1) можно записать в виде:

(2)

Таким образом, получено обыкновенное дифференциальное уравнение 1-го порядка относительно скорости движения судна “V”.

Для определения пройденного за время “разгона” пути “S” к этому уравнению (2) необходимо добавить уравнение dS/dt=V, являющееся определением понятия – “скорость”. Таким образом, математической моделью задачи считается система из двух дифференциальных уравнений 1-го порядка, записанных в каноническом виде:

(3)

Здесь функции R(V) и T(V) являются заданными и находятся по испытаниям моделей судна и гребного винта. Как правило, эти функции задаются либо графически, либо таблично.

На рис. 1 представлены типичные кривые функций R(V) и T(V).

Рис. 1 - Буксировочные кривые сопротивления и тяги

Для решения системы уравнений (3) необходимо задать начальные условия. Обычно они задаются в виде t=0 или V=VN.

Еще о транспорте:

Вариант примыкание боковых железнодорожных линий
В тех случаях, когда проектируемая участковая станции является узловой, следует стремиться к тому, чтобы основные вагонопотоки, проходящие станцию без переработки (тран­зитные поезда), не меняли направления движения или чтобы число поездов, меняющих направление движения, было наименьшим. Преимущест ...

Выбор сечений элементов рычажной передачи тормоза вагона
Определение усилий, действующих на элементы рычажной передачи Искомые усилия, действующие в местах всех шарнирных соединений определяются из условия равновесия рычагов ТРП в тормозном положении, рассматривая последовательно передачу усилий со штока ТЦ на тормозные колодки. Из условия равновесия рыч ...

Организация надзора за безопасной эксплуатацией грузоподъемных кранов
Объекты, на которых эксплуатируются грузоподъемные краны, относятся к категории опасных производственных объектов. Для выполнения требований Закона №116-ФЗ на предприятии, независимо от формы собственности и ведомственной принадлежности, должен быть организован производственный контроль за соблюден ...