10 Расчет сопротивления движению судна

Основные данные по судну:

- длина расчетная - 85,40 м;

- ширина расчетная - 13,28 м;

- высота борта - 5,50 м;

- осадка в полном грузу - 4,30 м;

- водоизмещение - 4154 т;

- коэффициент общей полноты  - 0,831;

- коэффициент полноты мидель-шпангоута - 0,933;

- коэффициент полноты КВЛ  - 0,941;

- аппликата центра величины х_с - -0,62 м;

Смоченную поверхность определяем по формуле Семеки [5]:

S=LT[2+1,37(-0,27)B/T] = 85,404,30[2+1,37 (0,831-0,247) 3,08]=1641,82 м².

10.1 Расчет сопротивления трения

Расчет сопротивления трения выполнен по формулам:

Re = ((L)/) 10^-8, =1,5710^-6,

где L - длина судна

=1,5710^-6,

С_Х^m=(0,455/(lgRe)^2,58)

R_m=( С_Х^m+С_Х)  (( ²))/2S,

где S - смоченная поверхность.

Результаты расчета приведены в таблице 10.1.

Таблица 10.1 - Расчет сопротивления трения

№ п/п	Наименование	Размерность	Величины
1	Скорость, 	м/с	2	3	4	5	6,2
2	Число Рейнольдса Re=((L)/) 10^-8 =1,5710^-6		1,088	1,63	2,17	2,72	3,37
3	Коэффициент сопротивления трения СХ^m=(0,455/(lgRe)^2,58)		2,110^-3	1,9910^-3	1,9110^-3	1,8610^-3	1,8010^-3
4	Надбавка на шероховатость СХ		0,510^-3	0,510^-3	0,510^-3	0,510^-3	0,510^-3
5	Сопротивление трения Rm=( СХ^m+СХ) ((^2))/2S	кН	8,750	18,856	32,446	49,644	74,393

10.2 Расчет остаточного сопротивления

Расчет остаточного сопротивления производим по формуле А.Б. Карпова:

С_Х0=2С_КК_К_В/ТFr³ ((gD)/(  ²S)), где

К_В/Т - коэффициент, учитывающий влияние относительной ширины судна

К_В/Т=0,79+0,07В/Т

К_В/Т=0,79+0,0713,28/4,3=1

К_ - коэффициент, учитывающий влияние продольной полноты судна

К_=(0,5-Fr)/(1,28--1,25Fr)

=/

=0,831/0,933=0,89

С_К - коэффициент, учитывающий скоростной режим судна

С_К=0,12 (1+(10Fr-2)²)

Результаты расчета приведены в таблице 10.2.

Таблица 10.2 - Расчет остаточного сопротивления судна

№ п/п	Наименование	Размерность	Величины
1	Скорость, 	м/с	2	3	4	5	6,2
2	Число Фруда Fr=/(gL)^0,5	-	0,069	0,1	0,138	0,173	0,214
3	К	-	1,42	1,5	1,66	1,88	2,33
4	СК	-	0,30	0,24	0,167	0,130	0,120
5	СХ0	-	1,6910^-3	1,910^-3	2,210^-3	2,410^-3	3,410^-3
6	Остаточное сопротивление R0= СХ0 ((^2)/2) S	кН	5,60	14,40	29,60	50,50	110

10.3 Расчет полного сопротивления и буксировочной мощности

Расчет показан в таблице 10.3.

Таблица 10.3 - Расчет полного сопротивления и буксировочной мощности

№ п/п	Наименование	Размерность	Величины
1	Скорость, 	м/с	2	3	4	5	6,2
2	Сопротивление трения, Rm	кН	8,750	18,856	32,446	49,644	74,393
3	Остаточное сопротивление, R0	кН	5,6	14,4	29,6	50,5	110
4	Полное сопротивление R=Rm+R0	кН	14,35	33,26	62	100,14	184,393
5	Буксировочная мощность N=R	кВт	28,70	99,78	248	500,7	1143

График зависимости сопротивления трения, остаточного сопротивления и полного сопротивления от скорости представлен на рисунке 10.1.

Рисунок 10.1 - График зависимости сопротивления трения, остаточного сопротивления и полного сопротивления от скорости

График зависимости буксировочной мощности от скорости представлен на рисунке 10.2.

Рисунок 10.2 - График зависимости буксировочной мощности от скорости

10.4 Расчет ледового сопротивления

В соответствии с МРС 2007г. для категории судов ЛУ2 (Ice2) толщина мелкобитого льда принимается равной 0,55 м [2].

, где

_Л=0,92 т/м³ - плотность льда

В - расчетная ширина

h - толщина битого льда

Fr_h=/(gh)^0,5

S=0,6 - сплоченность льда

Расчет ледового сопротивления будем вести в таблице 10.4.

Таблица 10.4 - Расчет ледового сопротивления

№ п/п	Наименование	Размерность	Величины
1	Скорость, 	м/с	0	2	3	4	5	6,2
2	Числа Фруда Frh=/(gh)^0,5	-	0	0,86	1,29	1,72	2,15	2,67
3	Ледовое сопротивление, RЛ	кН	56,11	82,68	100,93	122,48	147,34	181,81
4	Сопротивление воды,RВ	кН	0	14,35	33,26	62	100,14	184,393
5	Полное сопротивление (4+3)	кН	56,11	97,03	134,19	184,48	247,48	366,20

График зависимости ледового сопротивления (R_Л+R_B) представлен на рисунке 10.3.

Рисунок 10.3 - График зависимости ледового сопротивления от скорости движения судна