8.3 Методики расчета полного сопротивление

Разделение полного сопротивления воды движению судна на составляющие (8.3), основано на гипотезе о независимости составляющих, т.е. это значит, что весомость жидкости и волновое сопротивление не влияют на сопротивление трения и формы, а вязкость и сопротивление трения и формы не влияют на волновое сопротивление.

Для расчета сопротивления воды R используют формулу квадратичной зависимости от скорости, предложенную Фрудом:

где

плотность забортной воды, т/м³;

скорость судна, м/с;

смоченная поверхность судна, м²;

Выражение (8.4) можно представить в виде представлен в виде суммы:

где коэффициент полного сопротивления

_тр-коэффициент сопротивления трения;

_шер- коэффициент шероховатости;

_в.ч - коэффициент выступающих частиц;

_ф - коэффициент сопротивления формы;

_в - коэффициент волнового сопротивления.

Наиболее точно сопротивление судна рассчитывают методами, использующими результаты серийных испытаний моделей в опытовых бассейнах.

В основу этих методик положено разделение коэффициента полного сопротивления на две составляющие: вязкостную и остаточную , т.е.:

(8.6)

Вязкостную составляющую с достаточной точностью рассчитывают с помощью хорошо разработанных теоретических зависимостей и формул.

Коэффициент остаточного сопротивления подобной по форме корпуса модели определяют после проведения испытаний в опытовом бассейне по формуле:

(8.7)

и принимают его таким же для натурного судна, т.е. при равенстве чисел Фруда модели и судна:

где и – скорость модели и судна, м/с;

– длина модели и судна, м;

g – ускорение свободного падения, м/с² .

На практике по результатам серийных испытаний моделей в опытовых бассейнах разрабатывают графики зависимостей от чисел Фруда и поправок, учитывающих отличие формы соотношения главных размерений, формы корпуса и полноты модели и судна. По этим графикам рассчитывают коэффициент остаточного сопротивления судна .

Существует несколько методик расчета на базе серийных испытаний моделей судов в различных бассейнах. К ним относятся графики, полученные обработкой испытаний моделей в отечественных бассейнах «Серии 60», и в вашингтонском и голландском бассейнах.

Наиболее точно сопротивление судна R можно определить путем проведения модельных испытаний в опытовом бассейне.

Для определения истинного значения полного сопротивления судна R и оценки правильности расчетов проводят буксировочные испытания судна. В период сдачи построенного на верфи судна проводят его ходовые испытания на «мерной миле» в море для измерения достигнутой сдаточной скорости

Методика расчета полного сопротивления воды движению судна приведена в [19].

8.4 Приближенные способы определения сопротивления и буксировочной мощности

Для решения практических задач, связанных с сопротивлением судна, обычно пользуются приближенными способами расчёта буксировочной мощности или сопротивления судна.

Достаточно просто приближённое значение буксировочной мощности может быть рассчитана способом адмиралтейских коэффициентов по формуле:

где – весовое водоизмещение судна, т ;

– скорость судна в м/с, которая равна скорости в узлах, умноженной на 0.514, т.е. ;

– адмиралтейский коэффициент, зависящий от числа Фруда, значение которого можно определить по графику рис. 8.4.

Рис. 8.4 График изменения адмиралтейского коэффициента ,

Более точное значение буксировочной мощности можно получить пересчетом с прототипа, близкого по форме обводов, используя адмиралтейскую формулу:

где «п» относится к данным прототипа.

Для расчёта буксировочной мощности при изменении осадки судна можно использовать адмиралтейскую формулу9( 8.6), рассчитав адмиралтейский коэффициент для судна с исходной осадкой по формуле:

Приближенный расчёт буксировочной мощности Э.Э Пампеля производится по формуле:

Коэффициент рассчитывается по формуле:

где ;

при L<100 м ;

при L>100 m где – коэффициент общей полноты.

Безразмерный коэффициент определяется по диаграмме Пампеля (Рис 8.5) в зависимости от коэффициента и относительной скорости ,

где скорость судна в узлах.

Более точный способ расчёта буксировочной мощности предложил Ю.А. Будницкий. Способ основан на обработке материалов модельных испытаний, выполненных в опытных бассейнах и натурных испытаниях судов, проведенных в ряде государств и подробно изложен в [19].

Буксировочная мощность представляется формулой:

где определяется по графику базового судна, имеющего и , в зависимости от D и ( в узлах );

коэффициент, определяемой по в зависимости от числа Фруда Fr и относительной длины

коэффициент, определяемый по графику в зависимости от и параметра Fr.

Рис. 8.5 Диаграмма Пампеля.