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:

Предпосылки и основное содержание концепции развития структурной реформы
Необходимость ускорения реформирования структуры уп­равления железнодорожным транспортом (реструктуризации) вызвана совокупностью причин, среди которых в качестве ос­новных следует назвать инвестиционные, мотивационные и за­конодательные противоречия в работе отрасли, наблюдающие­ся с середины 90-х ...

Вычисление и построение графика суммарной силы, действующей вдоль оси цилиндра
Суммарная сила РΣ, действующая на поршневой палец по направлению оси цилиндра, вычисляется алгебраическим сложением газовой силы Рг и силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс Рj. При исчислении величины силы РΣ для различных значений угла пользуются данными табл. 1. Результаты ...

Устройство и работа составных частей
Видеокамеры обзора включения и выключения системы черно-белого изображения выполнены на основе CCD матрицы АТ-902В, смонтированы в термокожухе. Питание осуществляется от встроенного в термобокс источника питания 12 В. Характеристики видеокамер: - размер СCD матрицы - 1/3" - разрешающая способн ...