Практика / УТСК_пр_занятие3_v3

3. Серия судов полных обводов. Крупнотоннажные танкеры и рудовозы с коэффи­циентами общей полноты  0,80 начали применяться сравнительно недавно. Поэтому известно относительно небольшое количество экспериментальных иссле­дований сопротивления этих объектов. Помимо систематической серии моделей, испытанной исследовательским институтом судостроения в Токио (см. табл. П.1, п.5) [101], наиболее крупным исследованием в этой области является отечествен­ная серия судов с большой полнотой обводов (см. табл. П.1, п.4) [4б]. Основные геометрические характеристики судов этой серии приведены в табл. П.1.

Теоретические чертежи корпуса моделей для исследованных вариантов обводов носовой и кормовой оконечностей приведены на рис. П.18 и П.19 соответственно. На рис. П.20 изображены контуры штевней тех же моделей.

Как видно из перечня варьируемых параметров (табл. П.1), в серии большое внимание уделялось исследованию различных форм носовой и кормовой оконеч­ностей. По гидродинамическим особенностям воздействия на обтекание корпуса и его сопротивление, рассматриваемым в гл. ПI, все исследованные носовые об­воды можно подразделить на обводы с заострением ГВЛ (бульбовые) и обводы с при­туплением носовой ветви ГВЛ (цилиндрические, таранно-конические).

При расчете сопротивления судна в соответствии с традиционной схемой раз­деления на составляющие коэффициент для всех рассматриваемых форм обводов определяется по формуле

(П.8)

где — коэффициент, учитывающий различия в форме кормовых обводов по сравнению с U-образной, принятой в качестве основной.

Коэффициент снимается с диаграмм рис. П.21—П.23 для соот­ветствующей формы носовой оконечности с линейной интерполяцией по коэффи­циенту . Коэффициент , учитывающий несоответствие расчетного и стандарт­ного значений В/Т, для всех вариантов носовых обводов определяется по графику на рис. П.24. Коэффициент вычисляется как отношение значений коэффициента влияния определяемых для расчетного значения стандартного значения , указанного для различных на рис. П.21—П.23. Коэффициенты влияния для носовых обводов с заострением и притупле­нием ГВЛ снимаются с диаграммы рис. П.25. В случае, если кормовые обводы отличаются от U-обраэных, вводится поправочный коэффициент , значения которого находятся по табл. П.3.

Приближенное определение сопротивления по схеме, основанной на разделе­нии его на физические составляющие с использованием материалов серии произ­водится по следующей формуле:

(П.9)

Коэффициент определяется как разность значений коэффициен­тов для расчетного числа Fr и минимального значения Fг == 0,10; , снимаемых с диаграмм рис. П.21—П.23 с линейной интерполяцией по . Коэффициент определяется для всех вариантов носовых обводов по графику рис. П.24. Аналогично расчету по формуле (П.8), коэффи­циент находится как отношение . Коэффициенты и сни­маются для расчетного и стандартного значений и диаграмм на рис. П.26, построенных для носовых обводов с заострением и притуплением ГВЛ соответ­ственно. Коэффициент влияния формы кормы опреде­ляется по табл. П.5.

Коэффициент влияния формы на вязкостное сопротивление рассчитывается по формуле

(П.10)

Коэффициент определяется по диаграммам на рис. П.27 для соот­ветствующей формы носовой оконечности. Коэффициент рассчи­тывается так же, как аналогичные коэффициенты в формулах (П.8) и (П.9), причем коэффициенты и снимаются с графика на рис. П.28 в зависимо­сти от характера носовых обводов. Коэффициент , применяемый в тех случаях, когда кормовые обводы отличаются от U-образных, находится по графику на рис. П.29 для соответствующей формы кормовой оконечности.

В табл. П.6 приведен пример расчета по материалам серии судов полных обводов буксировочной мощности крупнотоннажного судна для перевозки нефти и навалочных грузов со следующими элементами: L = 244,4 м; L/В = 6,3; В/Т = 2,67;  = 0,80; = 0,0358;  = 13960 м²; цилиндрическими носовыми и V-образными кормовыми обводами.

Серия 60. Одно из крупных зарубежных систематических исследований сопро­тивления и взаимодействия гребного винта с корпусом морских транспортных судов было проведено опытовым бассейном им. Д. Тейлора и известно под названием «Серия 60» [97]. Исходные модели серии отличаются пятью значениями коэффици­ента общей полноты (рр = 0,60; 0,65; 0,70; 0,75 и 0,80). Форма обводов исходных моделей характеризуется U-образными носовыми шпангоутами, значительным заострением носовых ветвей ватерлиний, кормовыми обводами крейсерского типа [12]. Результаты испытаний моделей серии пригодны для расчета сопротивления универсальных сухогрузных судов и среднетоннажных танкеров без носового бульба.

Помимо коэффициента рр в серии варьируются:

Общее число испытанных моделей — 62. Характерный теоретический чертеж одной модели представлен на рис. П.30. Сведения об условиях испытаний моде­лей приведены в табл. П.1, п.1. В оригинальной обработке результаты испытаний представлены в виде диаграмм постоянных значений удельного остаточного сопро­тивления в функции от и , относительной скорости и отношения В/Т. При этом использовались английская система мер, а в качестве экстраполятора трения — формула Шенхерра (II.3).

Рис. П.18. Теоретические корпуса носовой оконечности моделей серии крупнотоннажных танкеров и рудовозов: а - цилиндрическая оконечность; б – бульбообразная оконечность с заострением ГВЛ; в – таранно-коническая оконечность.

Рис. П.19. Теоретические корпуса кормовой оконечности моделей серии крупнотоннажных танкеров и рудовозов: а – U-образная оконечность; б – V-образная оконечность; в – сигарообразная оконечность.

С. П. Мурагиным материалы 60-й серии были переработаны с целью предста­вления результатов в форме, принятой в отечественной практике. При этом сопротивление трения моделей определялось по формуле (II.4). Поэтому каких-либо поправок при использовании приведенных ниже диаграмм вводить не требуется.

Рис. П.20. Очертания штевней моделей серии крупнотоннажных тан­керов и рудовозов.

1. 2, 3 — цилиндрическая, бульбовая и таранно-коническая носовая оконечность соответственно; 4 — U- и V-образные кормовые оконечности; 5 — сигарообразная кормовая оконечность.

При расчете по диаграммам С. П. Мурагина коэффициент остаточного сопротивления определяется по формуле

(П.11)

Таблица П.3. Поправочные коэффициенты на влияние формы кормовых обводов

Fr	 = 0,800		 = 0,825		 = 0,850
	V-образная	Сигарооб­разная	V-образная	Сигарооб­разная	V-образная	Сигарооб­разная
0,12	0,914	1,096	0,696	0,752	0,784	0,602
0,13	0,809	1,020	0,689	0,769	0,811	0,610
0,14	0,758	0,969	0.696	0,787	0,834	0,624
0,15	0,750	0,969	0,724	0,794	0,875	0,700
0,16	0,758	1,060	0,740	0,802	0,890	0,746
0,17	0,838	0,956	0,795	0,769	0,920	0,780
0,18	0,900	0,908	0,831	0,880	0,941	0,839
0,19	0,900	0,945	0,875	0,884	0,998	0,860
0,20	0,868	0,972	0,867	0,867	0,941	0,825
0,21	0,938	0,938	0,831	0,884	0,916	0,825
0,22	0,922	1,030	0,880	0,955	0,926	0,855
0,23	0,914	1,070	0,702	0,740	0,795	0,610

Рис. П.21. Зависимость от L/B ( = 0,800; В/Т = 2,7; =0,020);

а - цилиндрическая носовая оконечность;  - бульбообразная носовая оконечность; в — таранно-коническая носовая оконечность.

Для определения используется комплект диаграмм, на каж­дой из которых приведена зависимость коэффициента от относительной длины или отношения L/В (в качестве L принята длина по грузовой ватерлинии) при фик­сированном значении . Группа из пяти диаграмм относится к постоянному отношению BIT, а именно: В/Т = 2,50 — рис. П.31; BIT = 3,0 — рис. П,32; B/T = 3,5 — диаграммы рис. П.33. При этом применяется линейная интерполяция по и B/T.

Рис. П.22. Зависимость а – цилиндрическая носовая оконечность; б – бульбообразная носовая оконечность; в – таранно-коническая носовая оконечность.

Рис. П.23. Зависимость а – цилиндрическая носовая оконечность; б – бульбообразная носовая оконечность; в – таранно-коническая носовая оконечность.

Таблица П.4. Поправочные коэффициенты на влияние формы кормовых обводов

	 = 0,800		 = 0,825		 = 0,850
Fr	V-образная	Сигаро-­ образная	V-образная	Сигаро-­ образная	V-образная	Сигаро­- Образная
0,14	0,450	0,580	0,990	1,62	1,00	0,670
0,15	0,450	0,450	1,02	1,50	1,20	0,80
0,16	0,450	0,543	1,00	1,55	1,24	1,03
0,17	0,500	0,600	1,06	1,33	1,14	1,10
0,18	0,607	0,576	1,28	0,965	.1,15	1,08
0,19	0,892	0,600	1,17	0,964	1,13	1,12
0,20	0,883	0,766	1,11	1,06	1,18	1,08
0,21	0,825	0,870	1,01	0,970	1,02	0,940
0,22	0,962	0,837	0,915	0,970	0,970	0,910
0,23	0,925	1,002	0,970	1,05	0,975	0,942

Коэффициент вычисляется как отношение коэффициентов , определяемых для расчетного значения и базового указанного на каждой диаграмме рис. П.31—П.33 (в качестве базовых приняты оптимальные значения для каждого ). Коэффициент снимают с графиков рис. П.34, выбирая диаграмму, соответствующую значению , наиболее близкому к расчетному.

Рис. П.24. Зависимость коэффициента влияния

от В/Т.

Сэбит произвел обработку результатов испытаний моделей 60-й серии, также как и серии BSRA (табл. П.1, п. 7), в форме уравнений регрессии, позволяющих вычислять коэффициент полного сопротивления судна стандартной длины 400 фут [50]. Эти материалы с корректировкой на фактическую длину судна могут быть использованы при расчете сопротивления с применением ЭВМ.

Таблица П.5. Расчёт буксировочной мощности по материалам серии судов полных обводов.

№ п.п	Обозначение расчётных величин	Численные значения
1		13	14	15	16	17	18
2		6,70	7,20	7,72	8,24	8,75	9,27
3		44,89	51,84	59,60	67,90	76,56	85,93
4		0,136	0,147	0,157	0,168	0,178	0,189
5	(см. Рис. П.21, а)	1,38	1,42	1,45	1,48	1,54	1,65
6	(см. Рис. П.24)	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
7	(см. Рис. П.25, б)	0,650	0,660	0,679	0,705	0,760	0,875
8	(см. Табл. П.4)	0,780	0,753	0,758	0,805	0,893	0,900
9		0,700	0,710	0,746	0,840	1,045	1,300
10		1,018	1,094	1,171	1,250	1,330	1,410
11	[по формуле (II.4)]	1,567	1,553	1,540	1,528	1,516	1,505
12		0,10	0,10	0,10	0,10	0,10	0,10
13		0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05
14		2,420	2,413	2,436	2,518	2,711	2,950
15	, кН	778,0	895,9	1039,8	1224,5	1486,5	1815,6
16	, кВт	5210	6450	8030	10090	13010	16830

Рис.П.25. Зависимость коэффициента влияния от для носовых обводов: a – с заострением ГВЛ ; b – с притуплением ГВЛ .

Рис. П.26. Зависимость коэффициента влияния от для носовых обводов: a – с заострением ГВЛ ; b – с притуплением ГВЛ

Рис. П.27. Зависимость форм-фактора   и ; а – цилиндрическая носовая оконечность; б – бульбообразная носовая оконечность; в – таранно-коническая носовая оконечность.

Рис. П.28. Зависимость коэффициента влияния от для различных типов носовых обводов.

1 — носовые обводы с притуплением ГВЛ; 2 — носовые обводы с заострением ГВЛ.

Рис.П.29. Зависимость коэффициента влияния от для различных форм кормовой оконечности.

/ — V-образиая форма кормы; 2 — сигарообразная форма кормы.

Рис.П.30. Теоретический корпус модели серии 60 (L/B=7,5; = 0,6).

Рис. П.31. Зависимости от  и L/B при различных значениях и B/T=2,5.

Рис. П.32. Зависимости от  и L/B при различных значениях B/T=3,0.

Рис. П.33. Зависимость от  и L/B при различных значениях B/T=3,5.

Рис. П.34. Зависимость от при различных значениях .

Серии рыбопромысловых судов. Первое отечественное систематическое иссле­дование сопротивления и характеристик ходкости промысловых судов различных типов выполнено В. А. Ерошиным. Были испытаны модели трех серий: больших рыболовных траулеров, среднетоннажных [19] и малых [20] промысловых судов. Ниже в виду наибольшей перспективности приводятся материалы двух по­следних серий.

Исходные модели серий среднетоннажных и малых промысловых судов при различных значениях отношения Lpp/B имеют одинаковую базовую форму обводов, которая может быть охарактеризована теоретическим корпусом, приведен­ным на рис. П.35. В обеих сериях варьируются одни и те же основные геометри­ческие параметры корпуса , однако пределы их изменения различны: в серии среднетоннажных промысловых судов в серии малых промысловых судов .

Рис. П.35. Теоретический корпус базовых моделей серий среднетоннажных и малых промысловых судов.

Рис. П.36. Зависимость от для промысловых судов: а – среднетоннажных; б – малых.

Рис. П.37. Зависимость от для промысловых судов: а – среднетоннажные; б – малых.

Рис. П.38. Зависимость от для промысловых судов: а – средне-тоннажные; б – малых.

Рис. П.39. Зависимость от  для промысловых судов: а – средне-тоннажные; б – малых.