Šiame tinklaraščio įraše paprastai ir įdomiai paaiškinsime, kaip, atsižvelgiant į daugybę kintamųjų, nustatoma optimali laivo variklio galia.
Laivas – tai konstrukcija, skirta plūduriuoti ant vandens, gabenti krovinius ar žmones. Per visą žmonijos istoriją laivai buvo naudojami įvairiems tikslams, įskaitant prekybą, tyrinėjimą ir karą, ir šiandien jie išlieka svarbia transporto forma. Kad šie laivai veiktų saugiai ir efektyviai, jiems reikia nemažai techninių elementų. Tarp jų laivo variklis yra pagrindinis variklis, leidžiantis laivui judėti, o jei variklis bus per mažas arba per didelis, kils problemų. Jei variklio galia maža, laivo valdyti bus neįmanoma, o jei jis didelis – dėl variklio dydžio sumažės krovinių erdvė, padidės laivo kaina, brangs kuras ir priežiūra. Todėl statant laivą labai svarbu išgauti tinkamą laivui skirtą variklio galią.
Kita vertus, pagal esamus laivus nustatyti naujo laivo variklio galią labai sunku, nes laivai pritaikomi pagal laivo tipą, paskirtį, reljefo, kuriuo jis plauks, sąlygas ir savininko poreikius. Taigi, kaip nustatyti naujo laivo variklio galią? Tai sudėtingas procesas, kuriame atsižvelgiama į daugybę kintamųjų ir sąlygų, todėl norint atlikti tikslias prognozes reikalingas mokslinis ir sistemingas požiūris.
Pirmiausia reikia maketo, kad būtų galima nustatyti laivo variklio galią. Dėl didelio laivų dydžio neįmanoma sukurti pilno dydžio modelio, todėl naudojamas nedidelio masto modelio laivas. Šiame procese modeliavimas vaidina svarbų vaidmenį numatant laivo veikimą. Modelių bandymai ne tik išbando sumažintą laivą, bet ir imituoja faktines laivo plaukimo sąlygas, kad įvertintų jo veikimą įvairiose aplinkose. Tai gali paskatinti našumą optimizuoti nuo pat projektavimo etapo, o tai gali padėti išvengti netikėtų problemų vėliau.
Bandymai atliekami ramaus vandens rezervuare, o bandymo sąlygos nustatomos atsižvelgiant į modelio laivo ir tikrojo laivo mastelio santykį. Bandymai susideda iš pasipriešinimo testo, kurio metu nustatomas korpuso atsparumas laivo savininko reikalaujamam greičiui, bandymas tik su sraigtu, siekiant nustatyti paties sraigto veikimą, ir savaiminio tempimo bandymas, skirtas nustatyti ryšį tarp korpuso ir sraigto. Šie eksperimentai leidžia analizuoti įvairius laivo eksploatacinių savybių aspektus, o ypač atsparumo testas vaidina svarbų vaidmenį vertinant įvairius fizinius pasipriešinimus, su kuriais laivas susidurs kelionės metu.
Iš šio bandymo galima gauti modelio laivo atsparumą. Padauginus modelio laivo pasipriešinimo vertę iš bandomojo greičio, gaunama efektyvioji arklio galia, kuri yra galia, kurią laivo modelis turi įveikti pasipriešinimą ir pasiekti reikiamą greitį. Efektyvioji arklio galia yra sraigto galia, todėl sraigtas turi gauti daugiau galios nei ši. Norėdami apsvarstyti, kiek galios turi būti tiekiama į sraigtą, kad būtų sukurta efektyvi arklio galia, nustatome sraigto efektyvumą ir naudojame jį, kad surastume pristatytą arklio galią, tai yra arklio galia, kurią gauna sraigtas.
Kadangi iki šio taško galia yra skirta modelio laivui, turime žinoti modelio laivo ir kieto laivo koreliacijos koeficientą, kuris yra koeficientas, leidžiantis padidinti mastelį iki vientiso laivo. Modelio ir bėgių kelio koreliacijos koeficientas apskaičiuojamas atsižvelgiant į Reinoldso skaičių, kuris yra inercinės jėgos ir klampios jėgos santykis, paviršiaus šiurkštumas ir bandymo bako charakteristikos, ir padauginus jį iš modelio arklio galių, kad būtų gauta bėgių kelio arklio galia. Gavus ištisinės linijos transmisijos arklio galias, eksperimentais gaunamas iš sraigto veleno prarastos galios kiekis (laidumo efektyvumas), o tada gaunama stabdymo arklio galia, kuri yra variklio galia.
Šio proceso metu gaunama stabdymo arklio galia pagrįsta idealiomis sąlygomis ramiame vandenyje. Tačiau plaukiant realiame pasaulyje įvairūs išoriniai aplinkos veiksniai, tokie kaip vėjas, bangos ir srovės, turi įtakos laivo veikimui. Todėl šios stabdžių arklio galios nepakanka, todėl reikia tam tikros galios, kad būtų atsižvelgta į įvairius jūros sąlygų kintamuosius. Įprasta nenutrūkstama galia apskaičiuojama prie atsarginės galios pridedant apie 15 % stabdymo arklio galių, o didžiausia nenutrūkstamo galia apskaičiuojama pridedant apie 10 % atsarginės galios netikėtoms avarinėms situacijoms. Šios galutinės galios vertės naudojamos norint palyginti skirtingas variklio parinktis ir parinkti optimalų variklį.
Apibendrinant galima pasakyti, kad modelio laivo galia gaunama atliekant eksperimentus, o tada padidinama iki viso laivo, kad būtų nustatytas variklis, kuris bus sumontuotas tikrame laive, atsižvelgiant į jūros sąlygas ir avarines situacijas. Šis procesas yra daugiau nei tik variklio galios nustatymas. Tai išsamus projektavimo procesas, kuriame atsižvelgiama į laivo saugą, efektyvumą ir ekonomiškumą, ir tai yra svarbus žingsnis klojant sėkmingo laivo eksploatavimo jūroje pagrindą. Tikimės, kad kiekviena laivų statykla pasirūpins, kad laive būtų sumontuotas laivui tinkamos galios variklis, todėl laivas bus saugus ir efektyvus, ir tikimės, kad šis straipsnis paskatino jūsų susidomėjimą laivais ir jūrų inžinerija.
