Решение задачи разгона и торможения судна в процессе его эксплуатации - Физика и энергетика курсовая работа

Главная

Физика и энергетика
Решение задачи разгона и торможения судна в процессе его эксплуатации

Описание гидродинамических сил поддержания и оценка резервов повышения скоростей судов при использовании новых принципов движения. Применение подводных крыльев в качестве несущей системы. Решение задачи разгона и торможения судна с подводными крыльями.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Решение задачи разгона и торможения судна в процессе его эксплуатации
1. Постановка задачи и ее математическая модель
2. Методика и алгоритмы решения задачи
4.2 Нахождение стационарной скорости
4.3 Нахождение времени разгона судна
4.5 Нахождение энергии разгона судна
5.1 Аппроксимация полиномом 2-й степени
5.2 Нахождение стационарной скорости
5.3 Нахождение времени разгона судна
5.5 Нахождение энергии разгона судна
6.1 Аппроксимация полиномом 3-й степени
6.2 Нахождение стационарной скорости
6.3 Нахождение времени разгона судна
6.5 Нахождение энергии разгона судна
6.6 Нахождение времени торможения судна
6.7 Нахождение пути торможения судна
6.8 Нахождение энергии торможения судна
Значительные резервы в повышении скоростей судов появились при использовании новых принципов движения, в частности основанных на применении гидродинамических сил поддержания. Наиболее полно и эффективно используются гидродинамические силы в случае применения подводных крыльев в качестве несущей системы судна. С их помощью корпус судна поднимается над поверхностью воды, способствуя тем самым существенному уменьшению сопротивления воды движению судна. В данной курсовой работе решается задача для СПК, так как это наиболее распространенный тип судна с динамическими принципами поддержания.
гидродинамика скорость судно подводные крылья
1. Постановка за дачи и ее математическая модель
1.1Общая задача описания динамики разгона (торможения) судна
Из курса теоретической механики известно, что в соответствии с принципом Даламбера неустановившееся движение тела описывается вторым законом Ньютона. Поскольку в данной задаче рассчитывается движение лишь в направлении одной из осей координат (в данном случае оси X ), то достаточно записать уравнения движения в проекции на ось X и решать его относительно скорости V в направлении оси X и пройденного по этой координате пути S .
1.2. Физическая и математическая модели неустановившегося движения судна.
Основным уравнением задачи в этом случае является уравнение второго закона Ньютона в проекции на ось координат Х
F - сумма всех сил, действующих на судно, в проекции на ось X . Равнодействующая сила F складывается из двух сил:
Т- тяги движителя (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
Тяга T, создаваемая гребным винтом, также зависит от скорости движения судна, но действует в противоположном силе сопротивления R направлении, т.е. направлена в положительном направлении оси X . С учетом сказанного, уравнение (1) можно записать в виде
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 = V , являющееся определением понятия - «скорость».
Математической моделью задачи является система из двух
дифференциальных уравнений 1-го порядка, записанных в каноническом
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.
Для решения системы уравнений (4) необходимо задать начальные условия. Обычно они задаются в виде t=0, V =0 или V = V n .
2. Методика и алгоритмы решения задачи
В данной работе исходными данными являются функции R ( V ) и T ( V ), которые представлены в графическом виде (см. [1], с. 9, рис. 2). Решением данной задачи является снятие контрольных точек с графиков ( R ( V ) - 16-20 точек и Т ( V ) - 8-10 точек) и заполнение таблиц исходных данных. Расчеты производятся в системе СИ.
По сформированным таблицам этих функций необходимо:
* Выбрать класс аппроксимирующей функции.
* Определить коэффициенты аппроксимации.
* Рассчитать и вывести на дисплей графики аппроксимирующих функций.
Линейная аппроксимация исходных функций R ( V ) и Т ( V ) на всём участке по первой и последней точкам.
Модельная задача 2 Кусочно-линейная аппроксимация исходных функций R ( V ) (3 участка) и T ( V ) (2 участка).
Модельная задача 3. Аппроксимация исходных функций R ( V ) и T ( V ) на всем участке, полиномом третьей степени.
2.3 Численное решение системы дифференциальных уравнений
Осуществить численное решение системы (4) методом Эйлера. В каждом случае необходимо вычислить значение стационарной скорости V ст , время разгона судна Т разг и пройденный путь.
Для определения стационарной скорости V CT необходимо задать степень точности расчета.
При решении 3-й модельной задачи кроме разгона необходимо рассчитать задачу торможения судна при выключенном двигателе Т( V )=0.
2.4 Вычисление кинетической энергии
Запишем теорему об изменении кинетической энергии в
Подставим значение работы из (8) в (7):
Получили формулу для расчета кинетической энергии, затрачиваемой на разгон судна.
При торможении T ( V ) = 0, работу совершает сила сопротивления R ( V ). Поэтому формула для расчета кинетической энергии для торможения примет вид:
Даны графики зависимости сопротивления и тяги от скорости, полученные экспериментальным путем. На кривой R(V) возьмем 18 контрольных точек, на кривой T(V) - 9. С интервалами 4 км/ч и 8,5 км/ч соответственно. Занесем данные в таблицу 1, переведем в СИ.
4.1 Линейная аппроксимация функций T(V) и R(V)
Аппроксимацию производим с помощью команды "Добавить линию тренда" в программе Excel.
Графики зависимости T(V), R(V) и аппроксимирующие прямые
4.2 Н ахождение стационарной скорости
Находим стационарную скорость (скорость, при которой сопротивление равно тяге, решаем уравнение R(V)=T(V) ) .
В результате вычислений шаговым методом получаем интервал изоляции корня [17,3;17,4]
стационарная скорость V ст = 17,323 м/ c
4.3 Н ахождение времени разгона судна
Определяем время разгона судна - время за которое судно выходит за стационарную скорость:
t =?1/ F ( V ) ,где F ( V ) = T ( V )- R ( V )/ m .
t = ? 40400 / (-3371 ,9 * x +58413 )
Метод центральных прямоугольников :
Время разгона до V ст t = 46 , 2 9 сек.
Вычисляем путь разгона, путь который пройдет судно за время разгона.
Решаем систему дифференциальных уравнений:
Writeln('t=',x:8:4 ,' S=',y:8:4 ,' V=',z:8:4);
Путь разгона до V ст S = 374 , 211 м
4.5 Н ахождение энергии разгона судна
Вычисляем энергию разгона по формуле:
Метод центральных прямоугольников :
Энергия разгона судна до V ст E = 99,1 МДж
5.1 Кусочно-линейная аппроксимация функций R(V) и T(v)
5.2 Нахождение стационарной скорости
В результате вычислений шаговым методом получаем интервал изоляции корня [17,9;18]
Уточнение корня м етод ом половинного деления:
стационарная скорость V ст = 17,994 м/ c
5.3 Нахождение времени разгона судна
f:=abs(40400/(-6180.6*x+111216.5));
function trap(a,b:real;n:integer):real;
Время разгона до V ст t = 49,111 сек.
Writeln('Ti vvel x0=',x0:6:2,' xn=',xn:6:2,' D=',D:6:2,' y0=',y0:6:2,' z0=',z0:6:2,' V=',V:6:2);
Writeln('t=',x:8:4 ,' S=',y:8:4 ,' V=',z:8:4);
Путь разгона до V ст S = 441,8517 м
5.5 Нахождение энергии разго на судна
Вычисляем энергию разгона по формуле: E = m /2? v 2 ( t ) dt
function trap(a,b:real;n:integer):real;
Энергия разгона судна до V ст E = 107,1 МДж
6.1 Аппроксимация функций R(V) и T(v) полиномом 3 степени
6.2 Нахождение стационарной ск орости
F(x)=-52,567x 3 +1687,1x 2 -17668,6x+82315
y:=-52.567*exp(ln(x)*3)+1687.1*sqr(x)-17668.6*x+82315;
В результате вычислений шаговым методом получаем интервал изоляции корня [18,5;18,6]
Уточнение корня методом половинного деления:
af:= -52.567*exp(ln(a)*3)+1687.1*sqr(a)-17668.6*a+82315;
bf:= -52.567*exp(ln(b)*3)+1687.1*sqr(b)-17668.6*b+82315;
xf:= -52.567*exp(ln(x)*3)+1687.1*sqr(x)-17668.6*x+82315;
стационарная скорость V ст = 18,502 м/ c
6.3 Н ахождение времени разгона судна
Определяем время разгона судна - время за которое судно выходит за стационарную скорость:
t=?1/F(V) , где F(V) =T(V)-R(V)/m.
s:=40400/(-52.567*a*a*a+1687.1*a*a-17668.6*a+82315)+40400/(-52.567*b*b*b+1687.1*b*b-17668.6*b+82315);
52.567*(a+h*m)*(a+h*m)*(a+h*m)+1687.1*(a+h*m)*(a+h*m)
Время разгона до V ст t =52,337 сек.
Вычисляем путь разгона, путь который пройдет судно за время разгона.
f:=(-52.567*x*x*x+1687.1*x*x-17668.6*x+82315)/40400;
Writeln('t=',x:8:4 ,' S=',y:8:4 ,' V=',z:8:4);
Путь разгона до V ст S = 532,5865 м
6.5 Н ахождение энергии разгона судна
Вычисляем энергию разгона по формуле:
s:=40400/2*sqr(0.35352*a)+40400/2*sqr(0.35352*b);
s:=s+mn*(40400/2*sqr(0.35352*(a+h*m)));
Энергия разгона судна до V ст E = 120,6 МДж
6.6 Нахождение времени торможения судна
s:=40400/(40.393*a*a*a-1488.7*a*a+16535*a-12905)+40400/(40.393*b*b*b-1488.7*b*b+16535*b-12905);
s:=s+mn*(40400/(40.393*(a+h*m)*(a+h*m)*(a+h*m)-1488.7*(a+h*m)*(a+h*m)+16535*(a+h*m)-12905));
6.7 Н ахождение пути торможения судна
f:=(40.393*x*x*x-1488.7*x*x+16535*x-12905)/40400;
Writeln('t=',x:8:4 ,' S=',y:8:4 ,' V=',z:8:4);
Путь, пройденный до полного торможения S = 105,0037 м
6.8 Нахождение энерг ии торможения судна
s:=40400/2*sqr(-1.4812*a+18.502)+40400/2*sqr(-1.4812*b+18.502);
s:=s+mn*(40400/2*sqr(-1.4812*(a+h*m)+18.502));
Энергия торможения судна Е = 28,8 МДж
При выполнении работы использовались три вида аппроксимации функций. В данном случае стационарная скорость была определена с приблизительно одинаковой точностью по всем методам.
Наиболее точными являются результаты аппроксимации полиномом 3 -й степни. Линейная аппроксимация была самым грубым методом расчёта, однако результаты 1-й модельной задачи оказались близкие к истине, как и результаты 2-й, полученные по методу кусочно-линейной аппроксимации.
При решении подобных задач методы линейной и кусочно-линейной аппроксимации могут использоваться лишь для качественного описания процесса. Для количественного описания необходимо применять метод аппроксимации полиномом 3 -й степни.
Повышение оперативности и точности перемещения звеньев механизма, приводимого в движение шaгoвым электродвигателем. Цифровые блоки управления. Запуск электродвигателя с этапами разгона и торможения ротора. Нулевое состояние триггера управления. практическая работа [993,2 K], добавлен 12.05.2009
Общие понятия о кривых движения. Реализация сил тяги и торможения поезда. Зависимость формы кривых движения от характера изменения скорости действующих на поезд сил. Период разгона поезда. Реализация сил тяги и торможения поезда. Законы сцепления. лекция [193,2 K], добавлен 27.09.2013
Расчет и построение естественных и искусственных характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Характеристики при пуске и торможении. Определение времени разгона привода. Графоаналитическое решение уравнения движения электропривода. курсовая работа [313,4 K], добавлен 02.05.2011
Исследование формы и расчётов характеристики динамического торможения. Расчет эквивалентного момента торможения, критического скольжения и момента, электромеханической характеристики ЭД. Схема динамического торможения АД с короткозамкнутым ротором. лабораторная работа [15,6 K], добавлен 12.01.2010
Принципы управления электромагнитными процессами при пуске и торможении. Особенности конденсаторного торможения. Выбор электрооборудования, коммутационной и защитной аппаратуры для создания установки асинхронного электропривода. Техника безопасности. дипломная работа [7,4 M], добавлен 23.10.2011
Составление схемы управления АД, порядок выполнения его пуска и торможения. Определение эквивалентного тока торможения, критического скольжения и момента. Порядок построения механических характеристик исследуемого АД с к.з. ротором по данным расчетов. лабораторная работа [401,5 K], добавлен 12.01.2010
Численное решение уравнений движения планет и их спутников по орбите. Влияние возмущений на характер орбиты. Возмущения в пространстве скоростей. Радиальные, тангенциальные возмущения. Законы движения Кеплера и Ньютона. Влияние "солнечного ветра". курсовая работа [486,0 K], добавлен 22.07.2011
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Решение задачи разгона и торможения судна в процессе его эксплуатации курсовая работа. Физика и энергетика.
Реферат: Методика работы с одаренными детьми, организация урока с ними
Доклад: Язык детского рисунка. Этапы развития. Задачи развития ребёнка в рисовании
Реферат На Тему Основы Христианского Вероучения
Дипломная работа по теме Социальная защита военнослужащих
Шпаргалка: Основы экономики
Искусство Для Подростка Эссе
Литература и живопись в россии в 18 веке
Курсовая работа: Роль партизанского движения в Отечественной войне 1812 года
Архив Контрольных Работ Математическая Вертикаль 7 Класс
Курсовая работа по теме Причины и последствия конфликтов для организации
Реферат На Тему Видатні Постаті Радянського Менеджменту
Контрольная Работа Равномерное И Равнопеременное Прямолинейное Движение
Курсовая работа: Функции и методы прогнозирования
Курсовая работа по теме Прогнозирование сельскохозяйственного производства
Сочинение Эссе На Литературную Тему 8 Класс
Реферат по теме Структура управления
Реферат по теме Проблема привлечения иностранных инвестиций в экономику РФ
Реферат: Лицензирование предпринимательской деятельности. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат по теме Обещества с ограниченной ответственностью
Реферат: Природные образования в атмосфере
Особливості та проблеми використання системи електронних платежів "Клієнт-Банк" на підприємствах України - Бухгалтерский учет и аудит реферат
Прогнозирование вероятного числа аварий в потоке попутного транспорта - Транспорт дипломная работа
Компетентностно-ориентированные задачи в процессе обучения математике учащихся основной школы - Педагогика дипломная работа