2. Расчет полного сопротивления движению судна и буксировочной мощности.
2.1. Буксировочная мощность судна EPS определяется после расчета полного сопротивления 𝑅 в заданном диапазоне изменения скорости хода судна 𝓋 по формуле (Вт):
EPS = 𝑅𝓋 (3)
По результатам расчета полного сопротивления движению судна и буксировочной мощности строят кривые сопротивления
𝑅 =
𝒇
и буксировочной мощности EPS
= 𝒇
,
соответсвующие условиям сдаточных
испытаний (рис.П.1).
2.2. Полное сопротивление судна определяется по формуле:
𝑅 = 𝜁 , (4)
где R - полное сопротивление движению судна, H
𝓋 - скорость судна, м/c,
- 1025 кг/ - средняя плотность морской воды,
-
смоченная
поверхность корпуса,
,
𝜁 - коэффициент полного сопротивления.
2.3. Смоченная поверхность корпуса судна без выступающих частей /”голого корпуса”/ определяется по приближенным, приведенным ниже, формулам в зависимости от типа судна.
Для традиционных транспортных судов можно использовать формулу В. А. Семеки:
=L
(5)
Для
быстроходных судов с малым значениями
предпочтительней формула Дж. Холтропа:
=L(2T+B)(0,453+0,442
-0,00347
+0,369
)+2,38
, (6)
где L,B,T - главные размерения судна, м
-
коэффициенты общей полноты, полноты
мидель-шпангоута,
полноты площади ВЛ,
- площадь
поперечного сечения бульба,
,
Для расчета смоченной поверхности корпуса крупнотоннажных судов (танкеров и балкеров) с бульбовыми образованиями можно применить формулу, рекомендованную Вагенингемским опытовым бассейном:
=
(3,19+0,59
,
(7)
где V- объемное водоизмещение,
Для определения полной смоченной
поверхности корпуса судна с выступающими
частями необходимо рассчитать смоченную
поверхность выступающих частей
,
которая может составлять от 2 до 7 %
от площади поверхности “голого корпуса”.
Для одновальных судов площадь выступающих частей можно определить по формуле:
= (0,025
(8)
Для двухвальных судов
= (0,050
(9)
Полная смоченная поверхность корпуса судна определяется как сумма площадей поверхностей “голого корпуса” и
выступающих частей:
(10)
2.4. Коэффициент полного сопротивления 𝜁 в расчетах ходкости судов с умеренной полнотой и традиционными формами обводов определяется в соответствии со схемой разделения полного сопротивления воды на сопротивление трения эквивалентной технически гладкой пластины и остаточное сопротивление с учетом реальной шероховатости корпуса и выступающих частей по формуле (2).
При расчетах полного сопротивления крупнотоннажных судов длиной более 200 м можно использовать расчетную схему, основанную на разделении сопротивления воды на волновое и вязкостное , пересчитываемое пропорционально сопротивлению трения эквивалентной пластины. В этом случае коэффициент полного сопротивления определяется по формуле:
𝜁=
,
(11)
где
- коэффициент
волнового сопротивления
,
=(1+k)
- коэффициент
вязкостного сопротивления,
k
=
-
коэффициент влияния формы корпуса
на вязкостное сопротивление ,
2.5. Коэффициент сопротивления трения эквивалентной технически гладкой пластины определяется по формуле Прандтля-Шлихтинга:
=
.
(12)
На рис.1 и 2
зависимость коэффициента
от
числа
вычисленная
по формуле (12),
представлена графически.
При вычислении числа Рейнольдса
=
(13)
коэффициент кинематической вязкости
воды может быть принят
=1,61
, что соответствует температуре воды,
равной 4
.
2.6. Корреляционный коэффициент , часто называемый “ надбавкой на шероховатость”, определяется в зависимости от длины судна и его полноты по таблицам 1 и 2 . Применительно к судам, длина которых равна или более 200м, корреляционный коэффициент учитывает отличие реальной технологической шероховатости свежеокрашенного корпуса вновь построенного судна от идеализированной поверхности технически гладкой эквивалентной пластины. Помимо этого, он одновременно является поправкой на масштабный эффект погрешности гипотезы Фруда , особенно проявляемой для полных особокрупных судов(поэтому знак -). В настоящих методических указаниях в значение корреляционного коэффициента включено также значение коэффициента воздушного сопротивления .
Таблица 1
Рекомендуемые значения корреляционного коэффициента(“надбавка на шероховатость”).
Таблица 2
Рекомендуемые значения корреляционного коэффициента для расчета сопротивления крупнотоннажных судов.
2.7. Коэффициент сопротивления выступающих частей , учитывающий сопротивление таких обычно применяющих крупных конструкций, выходящих за теоретические обводы корпуса, как выкружки и кронштейны гребных винтов, рули и скуловые кили, определяется по таблице 3 в зависимости от числа гребных винтов и рулей. В коэффициент не включено сопротивление патрубков циркуляционных систем, деталей подруливающих устройств и других конструкций индивидуального применения , сопротивление которых должно определятся в каждом конкретном случае в зависимости от результатов модельных испытаний или других имеющихся материалов.
2.8. Коэффициент остаточного сопротивления или коэффициент волнового сопротивления и коэффициент k для судов особокрупных рекомендуется определять по диаграммам , построенным по результатам испытаний в опытовом бассейне моделей систематических серий, или по данным судна-прототипа.
Выбор наиболее пригодной систематической серии или судна-прототипа и соответствующих диаграмм определяется типом судна и его основными геометрическими параметрами, в первую очередь коэффициентом общей полноты корпуса судна .
В таблицах 4 и 5 приводятся основные характеристики серий и судов-прототипов, позволяющие подобрать наиболее близкий расчетный вариант для современных и перспективных судов.
Таблица 3
Рекомендуемые значения коэффициента сопротивления выступающих частей
Одновинтовые суда Двухвинтовые суда
