Содержание 

Определение сопротивления, скорости и потребной мощности водоизмещающих и полуглиссирующих судов

Вычисление сопротивления трения.

Для вычисления сопротивления трения судов применяется следующая формула.

где

C_f— коэффициент сопротивления трения для технически гладкой поверхности; он зависит от скорости хода, температуры и вязкости воды: чем выше температура воды, тем меньше коэффициент сопротивления трения; при повышении температуры на 1° С коэффициент сопротивления трения уменьшается на 0,43%; C_f —величина безразмерная;

p — плотность воды, равная 102 кгсек²/м⁴;

S — площадь смоченной .поверхности, м²;

v — скорость хода, м/сек.

Как видим, для пользования этой формулой необходимо предварительно вычислить смоченную площадь и коэффициент сопротивления трения.

Площадь смоченной поверхности на режиме плавания и в начале переходного можно вычислить по чертежу растяжки обшивки. Такой чертеж изготовляется следующим приемом. Раскрыв чертежный измеритель на величину 8—10 мм, измеряют длину очертания половины каждого шпангоута от киля до заданной (фактической) ватерлинии; измеренные величины откладывают на соответствующих перпендикулярах, восстановленных через интервалы в одну шпацию к общей горизонтали, представляющей собой в определенном масштабе длину судна. Соединив концы отложенных величин, получим достаточно точный чертеж растяжки обшивки.

Вычисление площади растяжки обшивки можно произвести любым известным способом. Если вычисление производить способом трапеций, то в качестве ординат должны быть приняты длины развертки шпангоутов. Результат вычислений следует умножить на 2.

Для вычисления смоченной площади водоизмещаю-щего судна принимают, что осадка судна на ходу та же, что и на стоянке. Если же осадка или даже обводы судна нам неизвестны, то смоченная площадь для режима плавания и начала переходного может быть приближенно вычислена по формуле:

S — смоченная поверхность, м²;

С — коэффициент, значение которого для кругло-скулых обводов равно 2,75, а остроскулых 3,0;

V - объемное водоизмещение, м² ;

L - длина судна по ватерлинии, м.

Если мы зададимся объемным водоизмещением V, длиной L, шириной В и значением коэффициента полноты водоизмещения (при круглоскулых обводах = 0,3—0,55), то можем вычислить осадку Т :

После этого смоченную площадь водоизмещающего судна можем вычислить по более точной формуле:

где:

S — смоченная площадь, м²;

С — коэффициент, зависящий от значения

Для определения коэффициента сопротивления трения С_f существуют специальные таблицы и графики, рассчитанные на технически гладкую поверхность обшивки.

Однако внешняя поверхность судов только очень редко может быть принята за технически гладкую. В большинстве случаев для внешней поверхности любительских судов значения С_f, указанные в таблицах и графиках, следует увеличивать на 0,5X 10^-3.

После того как будут известны площадь смоченной поверхности S и коэффициент сопротивления трения С_f можно вычислить сопротивление по формуле:

Так как для построения кривой сопротивления судна приходится производить вычисление сопротивления трения при нескольких скоростях хода, удобно сперва вычислить значения С_f для всех скоростей, для которых намечено вычислить сопротивление, и записать их в таблицу; затем, определив R_тр , записать полученные значения R_тр против соответствующих значений V и С_f. Форма такой записи показана в таблице.

Пример.

Форма таблицы для записи С_f и R_тр

Напомним, что при движении на переходном режиме, в особенности на его больших скоростях, борта остроскулого судна практически не смачиваются водой.

в этом случае смоченная площадь вычисляется по теоретическому чертежу (по полушироте).

После того как вычислено сопротивление трения, надо на миллиметровой бумаге вычертить диаграмму сопротивления трения. По горизонтальной оси строится шкала скорости, масштаб которой удобно брать равным 1 м/сек—10 (или 20) мм. По вертикали—шкала сопротивления, масштаб которой удобно брать равным 10 кг— 10 (или 20) мм. При выборе масштаба сопротивления надо учитывать, что на этой же диаграмме придется строить и кривую полного гидродинамического сопротивления.

Читать далее: Расчет ходкости. Вычисление остаточного сопротивления.