Решение задачи разгона и торможения судна в процессе его эксплуатации - Курсовая работа

Значительные резервы в повышении скоростей судов появились при использовании новых принципов движения, в частности основанных на применении гидродинамических сил поддержания.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. F - сумма всех сил, действующих на судно, в проекции на ось X. 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.В данной работе исходными данными являются функции R(V) и T(V), которые представлены в графическом виде (см. 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. По сформированным таблицам этих функций необходимо: • Выбрать класс аппроксимирующей функции. • Рассчитать и вывести на дисплей графики аппроксимирующих функций. При решении 3-й модельной задачи кроме разгона необходимо рассчитать задачу торможения судна при выключенном двигателе Т(V)=0.Даны графики зависимости сопротивления и тяги от скорости, полученные экспериментальным путем. На кривой R(V) возьмем 18 контрольных точек, на кривой T(V) - 9.Находим стационарную скорость (скорость, при которой сопротивление равно тяге, решаем уравнение R(V)=T(V) ) . Отделение корня шаговым методом: program shag; function y(x:real):real; begin y:=-3371.9*x 58413; В результате вычислений шаговым методом получаем интервал изоляции корня [17,3;17,4]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: Program metodcentrpr; BEGIN;Вычисляем путь разгона, путь который пройдет судно за время разгона. Решаем систему дифференциальных уравнений: Метод Эйлера: Program eiler; Function f(x,z:real):real; begin f:=(-3010.9*x 56297)/40400; BeginВычисляем энергию разгона по формуле: E=m/2?v2(t)dt Метод центральных прямоугольников: Program metodcentrpr; BEGIN;Отделение корня шаговым методом: program shag; begin y:=-3371.9*x 58413; begin writeln("vvedi a,b,h"); while x<=b do begin x1:=x-h; В результате вычислений шаговым методом получаем интервал изоляции корня [17,9;18]var a,b:real; r:real; function f(x:real):real; begin f:=abs(40400/(-6180.6*x 111216.5)); function trap(a,b:real;n:integer):real;Метод Эйлера 1 модификация: Program eiler1; Function f(x,z:real):real; begin f:=(-6810.6*x 111216.5)/40400; BeginВычисляем энергию разгона по формуле: E=m/2?v2(t)dt var a,b:real; r:real; function f(x:real):real; function trap(a,b:real;n:integer):real;Отделение корня шаговым методом: program shag; begin y:=-52.567*exp(ln(x)*3) 1687.1*sqr(x)-17668.6*x 82315; begin writeln("vvedi a,b,h"); while x<=b do begin x1:=x-h; В результате вычислений шаговым методом получаем интервал изоляции корня [18,5;18,6]Определяем время разгона судна - время за которое судно выходит за стационарную скорость: t=?1/F(V) , где F(V) =T(V)-R(V)/m. Метод Симпсона: program simpson; var a,b:real; s:real; h:real;Вычисляем путь разгона, путь который пройдет судно за время разгона. Метод Эйлера 2 модификация: Program eiler2; Function f(x,z:real):real; begin f:=(-52.567*x*x*x 1687.1*x*x-17668.6*x 82315)/40400; BeginВычисляем энергию разгона по формуле: E=m/2?v2(t)dt Метод Симпсона: program simpson; var a,b:real; s:real; h:real;Метод Симпсона: program simpson; var a,b:real; s:real; h:real;Function f(x,z:real):real; begin f:=(40.393*x*x*x-1488.7*x*x 16535*x-12905)/40400; Begin Begin Результат программы: Путь, пройденный до полного торможения S = 105,0037 мПри выполнении работы использовались три вида аппроксимации функций. Линейная аппроксимация была самым грубым методом расчета, однако результаты 1-й модельной задачи оказались близкие к истине, как и результаты 2-й, полученные по методу кусочно-линейной аппроксимации.

Содержание

Введение

1. Постановка задачи и ее математическая модель

2. Методика и алгоритмы решения задачи

3. Формирование исходных данных

4. Модельная задача №1

4.1 Линейная аппроксимация

4.2 Нахождение стационарной скорости

4.3 Нахождение времени разгона судна

4.4 Нахождение пути разгона судна

4.5 Нахождение энергии разгона судна

5. Модельная задача №2

5.1 Аппроксимация полиномом 2-й степени

5.2 Нахождение стационарной скорости

5.3 Нахождение времени разгона судна

5.4 Нахождение пути разгона судна

5.5 Нахождение энергии разгона судна

6. Модельная задача №3

6.1 Аппроксимация полиномом 3-й степени

6.2 Нахождение стационарной скорости

6.3 Нахождение времени разгона судна

6.4 Нахождение пути 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

Результаты расчетов

Общие выводы

Список литературы

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

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 расчета, 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.

Размещено на .ru