1.2 Сопротивление воды и воздуха движению судна

Н а судно неподвижно стоящее в воде, действуют силы давления, равнодействующая которых равна силе тяжести судна и направленная противоположно ей (рисунок 1.2). При движении судна равнодействующая сил давления Р отклоняется от вертикального положения, а точка её приложения смещается по ДП в нос.

Рисунок 1.2 - Схема сил, действующих на судно.

Равновесие системы не нарушится, если к центру тяжести судна О приложить две противоположно направленные силы Р₁ и Р₂ равные по величине и параллельные Р. Полученная пара сил Р и Р₁создаст момент, вызывающий дефект на корму.

Разложенная по взаимно перпендикулярным осям сила Р₂ образует составляющие Q и R.

Q-называют гидродинамической силой поддержания.

R-сопротивление воды; направлена противоположно движению судна.

Сопротивление воды R преодолевается силой упора движетеля, что вызывает давление R . Силы вязкости воды на границе с корпусом создают касательные силы R .

.

Тогда

. (1.1)

, (1.2)

где - коэф. сопротивления терния гладкой пластины = 0,0315Rе ,

Rе- число Рейнольдса ,

-скорость судна, м/с,

L-длина судна по ГВЛ, м,

-кинетическая вязкость воды при t=4 ,

-коэф.кривизны корпуса, при L/В=6 =1,04, при L/В=12 =1,01,

у сварных судов коэффициент шероховатости корпуса судна,

-плотность морской воды.

S-смоченная поверхность судна,

, (1.3)

где L,В,Т- длина между перпендикулярами, ширина и осадка судна, м.

-коэф. полноты.

V- водоизмещение, м.

-определяют методом механического подобия Фруда (моделирование) или по методу Кабачинского.

, (1.4)

где с = (2-4) и определяется по графикам Кабачинского.

Мощность необходимая для преодоления сопротивления R и сообщения судна скорости называется буксировочной. ; кроме того, необходимо учитывать сопротивление воздуха движению судна:

, (1.5)

где -для воздуха;

;

S-парусная поверхность судна, .

,

где в, h-ширина и высота надстроек, м.

1.3 Судовые движители

В большинстве случаев это гребные винты. Размер гребного винта характеризуется его диаметром «Д», т.е. диаметр окружности описываемой наиболее удаленной точкой лопасти.

Площадь круга радиусом R, образованного винтом при его вращении называется площадью диска винта. Геометрической характеристикой его является дисковое отношение

,

где А - площадь всех лопастей; .

Е сли винтовую линию, соответствующую одному обороту радиуса «r» развернуть в прямую, то получим шаговый треугольник с катетом в основании, равным и вторым катетом, равным геометрическому шагу «Н».

При вращении винта в твердой среде элемент лопасти АВ за один оборот переместился бы в осевом направлении на величину шага винта в положении и осевая скорость была бы равна . В воде, допускающей перемещение его частиц винт пройдет путь меньший - , называемый поступью винта. Тогда осевая скорость , или

. (1.6)

- называется абсолютным скольжением;

- относительное скольжение;

- относительная поступь винта;

- шаговое отношение;

К ПД винта ;

, (1.7)

где Р- упор винта, - плотность воды.

, (1.8)

где - можно определить по кривым действия гребного винта.