Part_4-12

75

коефіцієнта поздовжньої повноти ϕ і в меншій мірі – від відносної довжини судна l.

Так, наприклад, при Fr = 0,24 і відносній довжині l = 6,29 (див. рис.5.3)

збільшення ϕ від 0,68 до 0,75 (на 12 %) приводить до збільшення ζз на 95 %. При збільшенні відносної довжини від l = 5,5 до l = 6,29 (на 15 %) опір зменшується на 2 % [3] (див. рис. 5.4).

74

Рис. 5.2.Схема визначення загострення кінцевих частин.

Lцил – довжина циліндричної вставки; Lк, Lн – відповідно довжина кормового і носового загострення.

Відносна мінімальна довжина кормового загострення Lк пов’язана з основними елементами судна

β↑→lк ↓.

Знання цих співвідношень дозволяє виконати найбільш придатним способом умову, згідно з якою довжина кормового загострення повинна бути більшою мінімально допустимого її значення.

Друга складова опору форми обумовлена опором носової підпірної хвилі. Для зменшення цього опору треба відпрацьовувати форму носової кінцевості судна, шляхом зміни її загостреності в районі вантажної ватерлінії та використання носового бульба.

Для тихохідних суден хвильовий опір практично відсутній, а залишковий опір складається тільки з опору форми Rф, який залежить в основному від

73

Рис.5.1. Швидкісні режими і приблизні межі Fr.

Для суден різних призначень діапазони швидкостей у вузлах можна показати наступним чином:

Компоненти залишкового опору (опір форми і хвильовий опір) не можуть бути відображені простими одночленними залежностями від елементів судна. У цьому випадку треба використовувати положення і рекомендації гідромеханіки.

Основним компонентом опору форми Rф є опір, обумовлений появою вихорів у кормі під час порушення ламінарного обтікання корпусу. Геометричним параметром, який визначає інтенсивність вихороутворення, є кривизна кормових гілок ватерліній, яка безпосередньо пов’язана з довжиною кормового загострення Lк (рис. 5.2).

Для визначення мінімального допустимого значення Lк, який гарантує відсутність інтенсивного вихороутворення, використовується формула Бекера [2]

Lк = 4,1 w = 4,1 βBT .

У цьому випадку для двох варіантів проекту судна, один з яких позначимо індексом "нуль", у припущенні, що D = D0 = idem, є справедливим відношення

Користуючись цим співвідношенням, можна записати ланцюжки взаємозв’язків [2], які наочно вказують на залежність Rт від елементів проекту судна:

δ↑ → l↓ → Ω↓ → Rт↓; L/B↑ → l↑ → Ω↑ → Rт↑; B/T↑ → l↑ → Ω↑ → Rт↑.

Таким чином, аналіз приводить до висновку, що найбільш значущою у даному випадку є залежність (див. 5.1)

Rт = f(Ω) = f(l) = f(L/B).

5.2 Взаємний зв’язок елементів судна і залишкового опору

У попередніх розділах урахування вимог до ходовості визначалося вибором значень l і L/B. Взагалі цих параметрів замало, бо в різних діапазонах чисел Фруда Fr діють різні закономірності впливу параметрів форми корпусу на залишковий опір. Для пояснення цих закономірностей поділимо усі судна на 3

групи [3] (рис.5.1.)

I група суден – тихохідні судна з Fr < 0,25.

ІІгрупа – середньошвидкісні судна з 0,25 < Fr < 0,35.

ІІІгрупа – швидкохідні судна з Fr > 0,35.

71

5. ЗВ’ЯЗОК МІЖ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ПРОЕКТОВАНИХ СУДЕН І ОПОРОМ ВОДИ

Проектувальник повинен уміти обрати елементи судна, які забезпечують окрім усього іншого мінімальну потужність ЕУ, і при цьому мати чітку уяву про те, до яких наслідків може привести зміна попередньо обраних елементів.

Як відомо, опір води R рухові судна складається з опору тертя Rт, опору форми Rф і хвильового опору Rхв [15]

R = Rтр + Rф + Rхв.

При розрахунках опору його звичайно розбивають на дві складові частини – опір тертя Rт і залишковий опір Rз

R = Rт + Rз.

Слід зауважити, що, як відомо, у тихохідних суден у загальному опорі в процентному відношенні переважає опір тертя; а у швидкохідних внаслідок підвищення хвильового опору, – залишковий.

5.1 Взаємний зв’язок елементів судна і опору тертя.

Як відомо, формула для визначення опору тертя має вигляд [15]

Rт = ζ f ρ2v2 Ω.

Значення густини води ρ і швидкості руху v не залежить від форми судна, тому впливати на опір тертя можна тільки за рахунок коефіцієнта тертя

ζf = f(Re) і змоченої поверхні Ω.

При варіюванні елементів судна його довжина змінюється не більше ніж на 15...20 %, що визначає відносну сталість чисел Рейнольдса Re. Крім того,

залежність ζf від Re достатньо слаба, що дає можливість приймати ζf = idem для усіх варіантів проекту.

Тому можна записати, що Rт = f(Ω), а сама змочена поверхня Ω за формулою Тейлора визначається, як Ω = k DL , де k – числовий коефіцієнт, D

– водотоннажність, L – довжина судна.

70

За наявності диптанка або бункерів вони записуються в таблицю після ахтерпіка і суми об’ємів по ним не підраховуються.

Для наливних суден після днищових цистерн записуються танки ізольованого баласту. Їх об’єми підсумовуються окремо.

Контрольні запитання

1.Які розрахунки і як виконуються по епюрі ємності?

2.Від чого залежить кількість водонепроникних перебірок на суховантажному і наливному суднах?

3.Від чого залежить і як розраховується довжина машинного

відділення?

4.Як розраховується апліката центра об’єму відсіку?

69

Після цього на кінцях відрізку АВ, який визначає у масштабі довжину відсіку, встановлюють перпендикуляри, на яких відкладають відповідні аплікати з носового перерізу ZH′ і з кормового ZK′ і кінці їх з’єднують прямою.

Від кормової (носової) перебірки відкладають абсцису х' і встановлюють перпендикуляр до перетинання з лінією, яка з’єднує кінці аплікат. Виміряна на ньому величина і буде аплікатою центра відсіку zвідс.

Дещо простіше можна розрахувати аплікату об’єму відсіку по одному поперечному перерізу, побудованому на відстані х' від кормової (носової) перебірки в залежності від того, яка з них використовувалася як вісь порівняння (I-I рис.4.2). Апліката центра, розрахована по цьому перерізу, буде аплікатою центра об’єму відсіку.

Розраховані об’єми і координати центрів об’ємів записуються у таблицю ємності судна у тому порядку, який наведений в табл. 4.2.

Таблиця 4.2. Таблиця ємності відсіків суховантажного судна.

66

4.2 Креслення епюри ємності і розрахунки по ній. Таблиця ємності

Епюра ємності викреслюється під поздовжнім розрізом судна у такому масштабі площ, щоб лінія площ теоретичних шпангоутів по верхню палубу була якомога ближче до основної лінії корпусу. Масштаб площ і лінійний масштаб повинні бути зручними для користування. Відкладені площі теоретичних шпангоутів сполучаються пологою лінією, яка утворює епюру ємності. Лінії поперечних перебірок з поздовжнього розрізу переносяться на епюру ємності і виділяють окремі відсіки, приміщення, цистерни тощо.

Крім надписів найменувань приміщень на епюрі проставляють значення теоретичного об’єму Wт і об’єму під вантаж Wв у кожному приміщенні під

вантаж, паливо або баласт у вигляді W = Wт .

Wв

Об’єм під вантаж визначають як Wв = Wт kв, де kв – коефіцієнт використання теоретичного об’єму під вантаж.

Для УСВ приймають – kв = 0,9...0,92, для наливних суден – kв = 0,95, для цистерн – kв = 0,98.

Епюра ємності з поздовжнім розрізом з усіма надписами і розмірами на ній наведена на рис. 4.1.

Розрахунок об’ємів і абсциси центра об’ємів виконується наступним чином. Будь-яке приміщення, зображене на епюрі ємності, розбивається на елементарні фігури – прямокутники і трикутники. Сума площ цих фігур дає об’єм приміщення, а сума їх статичних моментів, поділена на загальну площу, дає абсцису центра об’єму відносно обраної осі I-I. Якщо до розрахункової абсциси додати її відстань до мідель-шпангоута, то будемо мати абсцису центра об’єму, або центра маси вантажу для цього об’єму. Схема розрахунку наведена на рис. 4.2.

Площі визначаються: S1 = 12 lвідсa1 ; S2 = lвідсa2 ; S3 = 12 lвідсa3 .

Величини lвідс, а1, а2 і a3 підставляються в формули у натуральному вигляді. Абсциса центра ваги визначається як