2.3. Скорость хода, дальность плавания, автономность

Скорость хода для морских измеряют в узлах, для речных – в километрах в час.

(2.4)

Скорость сухогрузных судов 16-19 узлов, контейнеровозов 21-25 узлов, танкеров 14-18, балкеров 15-17, лесовозов 13-16.

Дальность плавания – это расстояние, которое судно может пройти с заданной скоростью без пополнения запасов топлива, котельно-питательной воды и масла. Измеряется в морских милях. Дальность достигает для транспортных судов 15000-20000 мл.

D_{экватора}=12758 км, R=6380 км (~6400).

Автономность – это длительность пребывания в рейсе без пополнения запасов топлива, провизии, пресной воды, необходимых для жизни и нормальной деятельности экипажа. Большие транспортные суда имеют автономность до 1-2 месяцев, научно-исследовательские суда, линейные ледоколы, промысловые базы имеют автономность до 1 года.

2.4. Ходкость

Ходкостью судна называется его способность перемещаться по воде с заданной скоростью под действием приложенной к нему движущей силы.

Различают скорость на испытаниях, замеряемую при сдаточных испытаниях на мирной линии при определенных метеорологических условиях; эксплуатационную – в эксплуатационном режиме ЭУ при средних навигационных условиях; минимальную – определяемую минимальной устойчивой частотой вращения главного двигателя или скорость, при которой судно способно управляться.

Ходкость судна определяется сопротивлением воды и воздуха.

Полное сопротивление движению судна включает следующие составляющие:

(2.5)

(2.6)

Кацман, стр. 123

Таблица 2.1

Составляющие сопротивления

Составляющие сопротивления	Тихоходные суда Fr=0,15-0,18	Быстроходные суда Fr>0.27
Rтр Rф Rволн Rвозд	70% 24% 5 1	70 8 20 2

В таблице 2.1 скорость судна дана в относительных единицах Fr.

Числом Фруда называется:

(2.7)

Сопротивление трения (R_тр) вызывается трением, обтекающей корпус, воды.

Сопротивление формы (R_ф) вызывается обтеканием корпуса судна вязной жидкостью и образованием в носовой и кормовой частях судна зон повышенного давления, а в средней части – зоны пониженного давления. Волновое сопротивление (R_волн) определяется волнообразованием от движения судна.

Сопротивление трения легко поддается точному расчету и зависит от скорости хода, вязкости жидкости, площади смоченной поверхности и степени ее шероховатости. Причиной возникновения сопротивления трения является вязкость жидкости.

Вязкость жидкости – это свойство, в силу которого в ней проявляются силы внутреннего трения, препятствующие сдвигающим усилиям. Вязкость объясняется движением молекул и действием молекулярных сил. В газах вязкость в основном определяется первой причиной, в капельной жидкости – второй.

Рис. 2.3.

(2.8)

Коэффициент динамичной вязкости.

(2.9)

(2.10)

(2.11)

Вязкость жидкости характеризуют коэффициентом кинематической вязкости V.

V_воды (при t^o_воды=20^оС)=15⁶м/с. С уменьшением температуры вязкость увеличивается, с увеличением температуры вязкость падает.

Сопротивление трения определяется следующей формулой:

(2.12)

где - коэффициент трения эквивалентной пластины, - надбавка на шероховатость.

Кацман, стр. 125

В 1871 г. У.Фруд показал, что можно определить сопротивление трения судна путем буксировки тонких длинных досок, у которых практически могли быть исключены силы давления и оставлены только силы трения. На основе этих опытов было введено понятие эквивалентной пластины, под которой понимается технически гладкая пластина, имеющая длину, равную длине судна по действующей ВЛ, смоченную поверхность, равную смоченной поверхности судна и движущихся со скоростью судна.

Сопротивление формы и волновое сопротивление, объединяемые в одно, так называемое, остаточное сопротивление, оценивают по испытаниям модели судна в опытовом бассейне. Сопротивление формы так же вызвано влиянием вязкости и определяется перераспределением давления вдоль корпуса движущегося судна.

Рис. 2.4.

Кацман, стр. 131

Волновое сопротивление – это часть проекции на ДП результирующей гидродинамических давлений, возникающих в результате судовых волн (корабельных волн). Судовые волны являются следствием возникновения областей повышенного и пониженного давления вдоль корпуса судна при его движении. Судовые волны состоят из двух групп – носовой и кормовой. Носовая группа зарождается несколько позади форштевня, а комовая – несколько впереди ахтерштевня. Каждая из этих групп разделяется в свою очередь на две системы волн – расходящихся (с короткими гребнями) и поперечных. Гребни расходящихся волн лежат на прямых линиях, направленных под углом 18-20^о к ДП.

Рис. 2.5. Схема носовой и кормовой групп расходящихся волн

Рис. 2.6. Параметры регулирования волны

Рис. 2.7. Схема поперечных волн

Носовая группа волн обладает большей интенсивностью. При относительной скорости хода Fr<0.15 практически наблюдаются только расходящиеся волны. С увеличением скорости интенсивность поперечных волн возрастает, а расходящиеся волны становятся малозаметными.

Длина поперечной волны зависит от скорости судна.

(2.13)

где V_S – скорость в узлах.

Для скоростных судов уменьшением волнового сопротивления является важной задачей.

Замечание.

Морские транспортные суда часто длительное время движутся на акватории, ограниченной по глубине и ширине. Наиболее крупные морские порты находятся у устьях рек, поэтому подход к причалу осуществляется по каналам.

Уменьшение глубины фарватера влияет на все составляющие сопротивления и изменяет характер волнообразования. Параметрами, характеризующими движение судна на мелководье являются относительная глубина фарватера Н_ф/Т_m, где Н_ф – глубина фарватера, и относительная скорость движения.

(2.14)

При V=1.2 сопротивление на мелководье становится равным сопротивлению на главной воде.

Рис. 2.8.

Рис. 2.9.

Рис. 2.10.

Рис. 2.11.

Рис. 2.12. Характер волнообразования и сопротивления судна на мелководье

Буксировочная мощность судна – мощность, необходимая для преодоления силы сопротивления при буксировке с заданной скоростью.

(2.15)

Effective Poferde Stärke

Пропульсивный коэффициент – отношение буксировочной мощности к мощности на гребном валу.

(2.16)

Для современных судов ŋє(0,55÷0,75).

Оценку необходимой мощности двигателя можно получить используя адмиралтейские коэффициенты.

(2.17)

где N_e – КВТ, D – весовое водоизмещение, С – адмиралтейский коэффициент.

С определяется по судам прототипам. Для морских транспортных судов С=340-540.

Стр. 10

1 мл≈1’ дуги земного меридиана

Так Земля не является шаром, то длина 1’ земного меридиана меняется с широтой. У экватора она составляет 1842,9 м, а у полюса 1861,6 м. Для удобства пользования в 1928 г. Международным гидрографическим бюро было принято округленное значение средней величины морской линии, равное 1852 м. Файн Б.И. Навигация, лоция и мореходная астрономия. М.:Транспорт, 1989 – 271 с.

12