Дифференциальные уравнения масс
Страница 1

Инфо » Проектирование судов » Дифференциальные уравнения масс

В отличие от алгебраических, дифференциальные уравнения масс не дают ответ на вопрос, какими должны быть элементы проектируемого судна согласно требованиям задания на проектирование. С помощью дифференциальных уравнений определяют, каким образом необходимо изменить элементы прототипа, чтобы выполнить требования, предъявляемые к проекту. Обычно, предполагают, что изменение независимых переменных и элементов судна – это достаточно малые величины, так как в противном случае замена конечных приращений дифференциалами будет приводить к большой погрешности.

Допустим, что какой-либо из разделов нагрузки выражается формулой

Р = рХn,

где Х – какой-то элемент судна, причем для прототипа Р = Р0, Х = Х0. Масса этого же раздела проектируемого судна составит Р = рХn = Р0 + dP, где dP – приращение массы этого раздела. Для нахождения dP продифференцируем исходную формулу.

dР = (рХn)' dX = nрХn - 1 dX = ndX.

C другой стороны для проектируемого судна масса раздела составит

Р = р(Х0 + dХ)n.

Разложим это выражение в ряд Маклорена, сохранив первые три члена ряда

.

Тогда

.

Два выражения, полученные для dP, отличаются на величину

,

которая характеризует абсолютную погрешность метода. Относительная погрешность ε/Р0 будет зависеть от соотношения dХ/Х и степени n и при различных значениях этих показателей будет иметь следующие значения.

При использовании дифференциальных уравнений считается, что погрешность не выходит из допустимых пределов, если изменения параметров проекта, по отношению к прототипу, не превосходит следующих значений: скорость хода – 4 - 5 %, главные размерения – 7 - 10 %, водоизмещение до 20 %.

dХ/Х

Относительная погрешность ε/Р0, %

n = 3,0

n = 2,0

n = 1,0

n = 2/3

n = 0,5

0,05

0,10

0,20

0,75

3,0

12,0

0,25

1,0

4,0

0

0

0

0,03

0,11

0,45

0,03

0,12

0,50

Обобщенное дифференциальное уравнение масс

Алгебраическое уравнение масс перепишем в виде

Р = D – ΣРi(δ, L, B, H, T, υs, r, a, b,…) = D – F,

где, как и прежде ΣРi = F – массы зависимые от размерений, коэффициентов полноты, скорости, дальности плавания и прочих независимых переменных, Р – независимые массы. Дифференцируя это уравнение, получим

dР = dD – dF,

и раскроем dD и dF как полные дифференциалы по всем независимым переменным, т.е. по δ, L, B, H, T, υs, r, a, b, c….

выражение для dD будет выглядеть следующим образом:

.

Найдем частные производные.

.

Подобным же образом можно вывести, что , , . Тогда

.

Аналогично можно написать, что

Введем обозначение

,

то есть полный дифференциал функции F по всем переменным, исключая главные размерения и коэффициент полноты.

Окончательный вид уравнения масс в этом случае примет вид

.

Величины, стоящие в левой части уравнения, должны, очевидно, рассматриваться как заданные. Соответственно заранее необходимо определить полный дифференциал функции F по независимым переменным. Так же определяются и искомые частные производные по главным размерениям и коэффициенту полноты. Отношение водоизмещения к главным размерениям и коэффициенту полноты принимается по прототипу.

Для вычисления частных производных функции F надо найти частные производные каждого из разделов входящих в F по каждой из переменных δ, L, B, H, T. Например, пусть какой-нибудь из разделов выражается зависимостью

Страницы: 1 2

Выбор и расчет закона закрутки для каждой из ступеней
Выполненный расчет ступеней по среднему диаметру определяет требования к геометрии лопаток только в одном сечении - среднем. У корня и на периферии условия обтекания будут отличаться. Поэтому производим расчет ступени с учетом закрутки. Лопаточные аппараты профилируются так, чтобы обеспечить радиал ...

Определение потребного количества рейсов
Потребное количество рейсов определяется с учётом удовлетворения спроса на авиаперевозки по проценту занятости кресел для самолётов по их экономической дальности полёта. Для составления проекта расписания движения воздушных судов необходимо выбрать для каждой авиалинии подходящий тип ВС. Для выбора ...

Планирование
Разрабатываются планы по совершенствованию цепи поставок, ставятся цели для бенчмаркетинга (внедрения в практику работы организации технологий, стандартов и методов работы лучших организаций-аналогов), вырабатывается новая стратегия работы; улучшается управленческая структура. К работе привлекается ...