Задачник по ТУС

Расчет буксировочной мощности и сопротивления удобно вести в табличной форме (табл. 8.4).

Предварительно задаемся: ; ∆; ; ; 0,8 ∙ 1/8.

Способ Ю. А. Будницкого пригоден в следующих диапазонах параметров:

∆ = 5000 – 200000 т; = 0,55 – 0,85; = 10 – 25 уз; = 0,14 – 0,30; = 4,5 – 7,0.

Таблица 8.4 – Расчет буксировочной мощности и сопротивления по способу Будницкого

	№	Расчетные величины	Значения расчетных величин
	п/п

1υs (задаемся), уз

2υ= 0,514 υs , м/с

3	Fr =		υ
			g L

40(∆, ) по рис.8.4

5kl l, Fr по рис.8.5

6l = 0,8 l1/8 Fr

7 kδ l , δ по рис.8.6

8Nб = [4] · [5] · [7], кВт

9R = [[ 82]] , кН

Следует учитывать, что полученные в результате расчетов зависимости буксировочной мощности б = (υ) и сопротивления = (υ), определены для условий ходовых испытаний (безветрие, глубокая невзволнованная вода, свежеочищенный и окрашенный корпус). В реальных условиях эксплуатации судна сопротивление среды растет из-за вляиния ветра, морского волнения и т.п., а также, подводная поверхность корпуса обрастает морскими организмами.

Поэтому вычисленное в (табл. 8.4) расчетное сопротивление необходимо откорректировать на надбавку , значение которой приведено в (табл. 8.5).

Таблица 8.5 – Значения надбавок

Тип судна
Пассажирское судно	1,15
Сухогрузное судно:
Дедвейтом 7000 т	1,20
Дедвейтом 7000 т	1,15
Наливное судно:
Дедвейтом 10000 т	1,20
Дедвейтом 10000 т	1,15

160

По новому значению сопротивления ′ = ∙ корректируется и буксировочная мощность б′ = ′ ∙ .

И по результатам расчетов строят графики буксировочной мощностиб′ = (υ) и сопротивления ′ = (υ) в зависимости от скорости (рис. 8.7).

Рис. 8.7 Кривые буксировочной мощности б′ = (υ) и сопротивления ′ = (υ)

8.6 Примеры решения задач

Задача №1. Найти коэффициенты формы ф и выступающих частей в.ч судна, если известно: осадка = 5,08 м, соотношения главных размерений BL = 5,34, Bd = 3,08, погруженная площадь мидель-шпангоута = 86,7 м2,

161

длина кормового заострения к = 41,1 м, и площадь смоченной поверхности Ω = 1128,3 м2. Судно одновинтовое, поэтому коэффициент сопротивления выступающих частей в.ч. определять по (табл. 8.2).

Решение: По формуле (8.10) определяем коэффициент сопротивления формы

0,09 ∙

∙ √

√

= 0,09 ∙

86,7

∙ √

√

86,7

= 2,3 ∙ 10−3

ф

Ω

2 ∙ к

1128,3

2 ∙ 41,1

Затем из соотношений главных размерений находим ширину и длину

Bd = 3,08; = ∙ 3,08 = 5,08 ∙ 3,08 = 15,64 м

BL = 5,34; = ∙ 5,34 = 83,52 м.

Так как длина судна составляет = 83,52 м, то по (табл. 8.2), коэффициент выступающих частей равен в.ч = 0,15 ∙ 10-3.

Задача №2. Вычислить остаточное ост и воздушное возд сопротивление

судна, если известно: длина	= 95,4 м, площадь смоченной поверхности
Ω = 941,1 м2, скорость судна	= 13,6 уз., плотность забортной воды

=1,018 т/м3, погруженная площадь мидель-шпангоута = 68,9 м2, длина кормового заострения к = 45,0 м, коэффициент воздушного сопротивлениявозд = 0,40, площадь проекции подводной части корпуса судна и его надстроек

на плоскость мидель-шпангоута н = 81,3 м2, скорость ветра в = 3,5 м/с, при плотности воздуха возд = 0,0012 т/м3. Коэффициент волнового сопротивленияв определять по (рис. Ж.3 приложения Ж) для глубокой воды.

Решение: По формуле (8.10) определяем коэффициент сопротивления формы

0,09 ∙

∙ √

√

= 0,09 ∙

68,9

∙ √

√

68,9

= 2,0 ∙ 10−3

ф

Ω

2 ∙ к

941,1

2 ∙ 45,0

Затем вычисляем число Фруда по длине судна

=

=

13,6 ∙ 0,514

= 0,229

√g ∙ √9,81 ∙ 95,4

162

На (рис. Ж.3 приложения Ж) откладываем по горизонтали найденное значение числа Фруда и проводим вертикаль до пересечения с кривой глубокой воды. Точка пересечения вертикали и кривой показывает искомый коэффициент волнового сопротивления в = 0,90∙10-3

Затем по формулам (8.12), (8.14) находим остаточное и воздушное сопротивления

= (

+

) ∙

∙ 2

∙ Ω = (2,0 ∙ 10−3 + 0,90 ∙ 10−3) ∙

1,018 ∙ (13,6 ∙ 0,514)2

∙

ф

ост

в

2

2

∙ 941,1 = 67,9 кН

∙

( + )2

0,0012 ∙ ((13,6 ∙ 0,514) + 3,5)2

=

∙

возд

в

∙ = 0,40 ∙

∙

возд

возд

2

н

2

∙ 81,3 = 2,1 кН

Задача №3. Определить полное сопротивление и скорость для судна , если известно: весовое водоизмещение = 8455 т, буксировочная мощностьб = 835,3 кВт, и адмиралтейский коэффициент а = 126.

Решение: Из формулы (8.15) находим скорость судна

					3			835,3 ∙ 126
	2	∙ 3					√	2
	3		3	∙				84553
б =			; = √	б	а	=				= 12,3 уз.
	а			2				0,514
				3

Затем из формулы (8.2) определяем полное сопротивление

	б = ∙ ;	=	б	=	835,3		= 132,1 кН.
			0,514 ∙		0,514 ∙ 12,3

Задача №4. Рассчитать мощность 0 и по (рис. Ж.5, Ж.6 приложения Ж) для судна, если известно: длина = 197,9 м, ширина = 21,5 м, средняя осадкаср = 12,35 м, эксплуатационная скорость судна = 18,0 уз., объемное водоизмещение = 39409 м3, при плотности забортной воды = 1,015 т/м3.

Решение: По формуле (2.4) и уравнению плавучести находим коэффициент полноты водоизмещения и весовое водоизмещение

=		=	39409		= 0,750,
	∙ ∙ ср		197,9 ∙ 21,5 ∙ 12,35

163

∆= ∙ = 1,015 ∙ 39409 = 40000 т.

Затем

находим число Фруда по длине, относительную длину и

0,8 ∙

1/8 ∙ Fr

0,514 ∙ 18,0

Fr =

=

= 0,210,

√

√

g ∙

9,81 ∙ 197,9

=

=

197,9

= 5,815,

3

3

√

√39409

0,8 ∙ 1/8 ∙ Fr = 0,8 ∙ 5,8151/8 ∙ 0,210 = 0,209.

На (рис. Ж.5 приложения Ж) откладываем по горизонтали найденное весовое водоизмещение и проводим вертикаль до пересечения с кривой мощности при эксплуатационной скорости судна =18,0 уз. Точка пересечения вертикали и кривой показывает искомую мощность 0 = 6900,0 кВт. На (рис. Ж.6 приложения Ж) откладываем по горизонтали найденное значение 0,8 ∙ 1/8 ∙ Fr и проводим вертикаль до пересечения с кривой коэффициента полноты водоизмещения. Точка пересечения вертикали с кривой показывает искомый коэффициент = 1,435.

Задача №5. Найти скорости судна по (табл. Ж.1 приложения Ж), если известны: полные исправленные сопротивления 1′ = 48,0 кН, и 2′ = 305,0 кН.

Решение: Так как значения полных исправленных сопротивлений являются промежуточными, то применяем метод линейной интерполяции, и из (табл. Ж.1 приложения Ж) выбираем граничные значения величин полных исправленных

сопротивлений

для

скоростей

= 4,0

уз., ′ = 40,0 кН,

= 5,0 уз.,

1

1

2

′

= 51,0 кН,

= 15,0 уз., ′ = 295,0 кН,

= 16,0 уз., ′ = 334,0 кН.

2

3

3

4

4

Затем определяем искомые значения скоростей судна

( ′

− ′ ) ∙ (

− )

(48,0 − 40,0) ∙ (5,0 − 4,0)

= +

1

1

2

1

= 4,0 +

= 4,7 уз.,

1

1

( 2′

− 1′ )

(51,0 − 40,0)

( ′

− ′ ) ∙ (

4

− )

(305,0 − 295,0) ∙ (16,0 − 15,0)

= +

2

3

3

= 15,0 +

=

2

3

( 4′

− 3′ )

(334,0 − 295,0)

= 15,3 уз.

164

8.7 Условия задач

8.1. Найти коэффициент трения тр и площадь смоченной поверхности

судна, если известно: длина = 122,3 м, ширина = 14,3 м, осадка = 4,65 м, коэффициент полноты водоизмещения = 0,677, и скорость судна = 12,0 уз.

Коэффициент сопротивления трения	плоской гладкой пластины , и
		0
кинематический коэффициент вязкости для		температуры забортной воды
= 15 °C, определять по (рис. Ж.1, Ж.2 приложения Ж).
8.2. Определить коэффициент	трения	тр и площадь смоченной

поверхности судна, если известно: длина = 63,2 м, ширина = 9,8 м, осадка= 2,38 м, коэффициент полноты водоизмещения = 0,447 и скорость судна= 9,0 уз.. Коэффициент сопротивления трения плоской гладкой пластины 0,

и кинематический коэффициент вязкости для температуры забортной воды= 10 °C, определять по (рис. Ж.1, Ж.2 приложения Ж).

8.3. Вычислить коэффициент трения тр и площадь смоченной

поверхности судна, если известно: длина = 183,4 м, ширина = 21,2 м, осадка = 9,57 м, коэффициент полноты водоизмещения = 0,798, и скорость судна = 17,5 уз. Коэффициент сопротивления трения плоской гладкой пластины 0, и кинематический коэффициент вязкости , для температуры

забортной воды = 12 °C, определять по (рис. Ж.1, Ж.2 приложения Ж).

8.4. Рассчитать коэффициент трения тр и площадь смоченной

поверхности судна, если известно: длина = 30,1 м, ширина = 5,7 м, осадка= 2,11 м, коэффициент полноты водоизмещения = 0,426, и скорость судна= 8,0 уз. Коэффициент сопротивления трения плоской гладкой пластины 0,

и кинематический коэффициент вязкости , для температуры забортной воды= 13 °C, определять по (рис. Ж.1, Ж.2 приложения Ж).

8.5. Найти коэффициент трения тр и площадь смоченной поверхности

судна, если известно: длина = 210,6 м, ширина = 22,9 м, осадка = 10,11 м, коэффициент полноты водоизмещения = 0,786 и скорость судна = 15,5 уз. Коэффициент сопротивления трения плоской гладкой пластины 0, и

кинематический коэффициент вязкости , для температуры забортной воды= 14 °C, определять по (рис. Ж.1, Ж.2 приложения Ж).

8.6. Вычислить коэффициенты сопритивления формы ф и выступающих

	частей в.ч	судна, если			известно: осадка =	3,51, соотношения главных
	размерений	L	= 7,12,	B	= 2,85 погруженная	площадь мидель-шпангоута
		B		d

= 85,5 м2, длина кормового заострения = 35,6 м, и площадь смоченной поверхности = 1105,4 м2. Судно одновинтовое, поэтому коэффициент сопротивления выступающих частей в.ч, определять по (табл. 8.2).

165

	8.7. Определить коэффициенты сопротивления формы ф и выступающих
частей в.ч		судна, если	известно:	коэффициент		продольной полноты
	= 0,736, коэффициент полноты мидель-шпангоута					= 0,935, погруженная
площадь мидель-шпангоута =				69,3 м2, длина	кормового		заострения
	= 45,6	м, и площадь	смоченной поверхности			= 1130,1	м2. Судно

двухвинтовое с одним рулем в диаметральной плоскости, поэтому коэффициент сопротивления выступающих частей в.ч, определять по (табл.

8.3).

			8.8. Рассчитать коэффициенты сопритивления формы ф и выступающих
	частей в.ч			судна, если известно: осадка = 9,31 м, соотношения главных
	размерений			L	=	8,32, D = 1,82, погруженная площадь мидель-шпангоута
				D
						d
			= 177,8	м2, длина кормового заострения = 70,1 м, и площадь смоченной
	поверхности = 4250,9 м2. Судно одновинтовое, поэтому коэффициент
	сопротивления выступающих частей в.ч, определять по (табл. 8.2).
			8.9. Найти коэффициенты сопротивления формы ф и выступающих частей
	в.ч		судна,	если		известно: коэффициент вертикальной полноты = 0,741,

коэффициент полноты ватерлинии = 0,803, погруженная площадь мидельшпангоута = 58,6 м2, длина кормового заострения = 44,1 м, и площадь смоченной поверхности = 1145,5 м2.Судно двухвинтовое с двумя бортовыми рулями, поэтому коэффициент сопротивления выступающих частей в.ч, определять по (табл. 8.3).

		8.10. Определить коэффициенты сопротивления формы ф и выступающих
частей в.ч				судна, если известно: осадка = 17,35 м, соотношения главных
размерений				L	= 6,93,	B	= 1,79, погруженная площадь мидель-шпангоута
				B		d
		= 320,7	м2, длина кормового заострения = 107,8 м, и площадь смоченной

поверхности = 7889,9 м2. Судно одновинтовое, поэтому коэффициент сопротивления выступающих частей в.ч, определять по (табл. 8.2).

8.11. Рассчитать остаточное ост и воздушное возд сопротивления судна, если известно: длина = 42,5 м, площадь смоченной поверхности = 338,4 м2, скорость судна = 11,3 уз., плотность забортной воды = 1,015 т/м3, погруженная площадь мидель-шпангоута = 21,5 м2, длина кормового заострения к=16,5 м, коэффициент воздушного сопротивления возд = 0,85,

площадь проекции надводной части корпуса судна и его надстроек на плоскость мидель-шпангоута н = 44,6 м2, скорость ветра в = 6,0 м/с, при плотности воздуха возд = 0,0012 т/м3. Коэффициент волнового сопротивленияв определять по (рис. Ж.3 приложения Ж) для глубокой воды.

8.12. Вычислить остаточное ост и воздушное возд сопротивления судна, если известно: длина = 55,7 м, площадь смоченной поверхности = 448,9 м2, скорость судна = 12,9 уз., плотность забортной воды = 1,014 т/м3,

166

погруженная площадь мидель-шпангоута = 36,7 м2, длина кормового заострения к = 20,3 м, коэффициент воздушного сопротивления возд = 0,75,

площадь проекции надводной части корпуса судна и его надстроек на плоскость мидель-шпангоута н = 45,4 м2, скорость ветра в = - 2,0 м/с, при плотности воздуха возд = 0,0012 т/м3. Коэффициент волнового сопротивленияв определять по (рис. Ж.3 приложения Ж) для глубокого, но узкого канала.

8.13. Найти остаточное ост и воздушное возд сопротивления судна, если известно: длина = 66,1 м, площадь смоченной поверхности = 566,9 м2, скорость судна = 13,7 уз., плотность забортной воды = 1,014 т/м3, погруженная площадь мидель-шпангоута = 47,9 м2, длина кормового заострения к = 28,4 м, коэффициент воздушного сопротивления возд = 0,65,

площадь проекции надводной части корпуса судна и его надстроек на плоскость мидель-шпангоута н = 51,7 м2, скорость ветра в = 3,0 м/с, при плотности воздуха возд = 0,0012 т/м3. Коэффициент волнового сопротивленияв определять по (рис. Ж.3 приложения Ж) для мелкой воды.

8.14. Рассчитать остаточное ост и воздушное возд сопротивления судна, если известно: длина = 79,0 м, площадь смоченной поверхности = 777,1 м2, скорость судна = 14,5 уз., плотность забортной воды = 1,013 т/м3, погруженная площадь мидель-шпангоута = 53,4 м2, длина кормового заострения к = 30,6 м, коэффициент воздушного сопротивления возд = 0,55,

площадь проекции надводной части корпуса судна и его надстроек на плоскость мидель-шпангоута н = 67,3 м2, скорость ветра в = - 3,2 м/с, при плотности воздуха возд = 0,0012 т/м3. Коэффициент волнового сопротивленияв определять по (рис. Ж.3 приложения Ж) для глубокой воды.

8.15. Вычислить остаточное ост и воздушное возд сопротивления судна, если известно: длина = 85,1 м, площадь смоченной поверхности = 838,4 м2, скорость судна = 15,0 уз., плотность забортной воды = 1,012 т/м3, погруженная площадь мидель-шпангоута = 58,3 м2, длина кормового заострения к = 33,7 м, коэффициент воздушного сопротивления возд = 0,45,

площадь проекции надводной части корпуса судна и его надстроек на плоскость мидель-шпангоута н = 78,1 м2, скорость ветра в = 2,5 м/с, при плотности воздуха возд = 0,0012 т/м3. Коэффициент волнового сопротивленияв определять по (рис. Ж.3 приложения Ж) для глубокого, но узкого канала.

8.16. Определить буксировочную мощность б и полное сопротивление для судна, если известно: весовое водоизмещение = 6780 т, адмиралтейский коэффициент а = 95, и скорость судна =10,1 уз.

8.17. Найти буксировочную мощность б и адмиралтейский коэффициента для судна, если известно: весовое водоизмещение = 7390 т, полное сопротивление = 124,5 кН, и скорость судна = 12,3 уз.

8.18. Вычислить полное сопротивление и скорость для судна, если известно: весовое водоизмещение = 8335 т, буксировочная мощностьб = 950,4 кВт, и адмиралтейский коэффициент а = 130.

167

8.19. Рассчитать мощность 0 и коэффициент по (рис. Ж.5, Ж.4 приложения Ж) для судна, если известно: длина = 153,1 м, весовое водоизмещение ∆ = 20000 т, эксплуатационная скорость судна = 14,0 уз., и объемное водоизмещение = 19512 м3.

8.20. Определить мощность 0 и коэффициент по (рис. Ж.5, Ж.6 приложения Ж) для судна, если известно: длина = 135,2 м, весовое водоизмещение ∆ = 30000 т, эксплуатационная скорость судна = 15,0 уз.,

коэффициент полноты водоизмещения = 0,650, и объемное водоизмещение

= 29268 м3.

8.21. Найти коэффициент и по (рис. Ж.4, Ж.6 приложения Ж) для судна, если известно: длина = 145,6 м, коэффициент полноты водоизмещения= 0,600, эксплуатационная скорость судна = 13,9 уз., и объемное водоизмещение = 26870 м3.

8.22. Вычислить коэффициент и мощность 0 по (рис. Ж.4, Ж.5 приложения Ж) для судна, если известно: длина = 126,8 м, ширина = 15,7 м, средняя осадка ср = 6,46 м, коэффициент полноты водоизмещения = 0,687, и

эксплуатационная скорость судна = 16,0 уз., при плотности забортной воды

= 1,018 т/м3.

8.23. Определить мощность 0 и коэффициент по (рис. Ж.5, Ж.6 приложения Ж) для судна, если известно: длина = 138,4 м, весовое водоизмещение ∆ = 15000 т, эксплуатационная скорость судна = 14,0 уз., и

коэффициент полноты водоизмещения = 0,700 при плотности забортной воды

= 1,020 т/м3.

8.24. Рассчитать коэффициенты и по (рис. Ж.4, Ж.6 приложения Ж) для судна, если известно: длина = 136,5 м, коэффициент вертикальной полноты = 0,921, коэффициент полноты ватерлинии = 0,814,

эксплуатационная скорость судна = 14,8 уз., и объемное водоизмещение

= 14555 м3.

8.25. Найти коэффициент и мощность 0 по (рис. Ж.4, Ж.5 приложения Ж) для судна, если известно: длина = 173,4 м, эксплуатационная скорость судна = 19,0 уз., и объемное водоизмещение = 39177 м3, при плотности забортной воды = 1,021 т/м3.

8.26. Определить мощность 0 и коэффициент по (рис. Ж.5, Ж.6 приложения Ж) для судна, если известно: длина = 178,5 м, эксплуатационная скорость судна = 17,0 уз., коэффициент продольной полноты = 0,731, коэффициент полноты мидель-шпангоута m = 0,958, и объемное водоизмещение = 48924 м3, при плотности забортной воды = 1,022 т/м3.

8.27. Рассчитать коэффициенты и по (рис. Ж.4, Ж.6 приложения Ж) для судна, если известно: ширина = 22,9 м, средняя осадка ср = 10,15 м, коэффициент полноты водоизмещения = 0,650,эксплуатационная скорость судна = 20,0 уз., и объемное водоизмещение = 28782 м3.

8.28. Вычислить коэффициент и мощность 0 по (рис. Ж.4, Ж.6 приложения Ж) для судна, если известно: ширина = 21,7 м, соотношение

168

главных размерений	L	= 7,53, эксплуатационная скорость судна = 15,0 уз., и
	B
объемное водоизмещение =			34146 м3, при плотности забортной воды
= 1,025 т/м3.
8.29. Найти мощность и коэффициент по (рис. Ж.5, Ж.6 приложения
0

Ж) для судна, если известно: длина = 255,3 м, ширина = 20,3 м, средняя

осадка	ср	= 7,85 м, эксплуатационная скорость судна					= 16,0 уз., и объемное
водоизмещение = 24414 м3, при плотности забортной воды = 1,024 т/м3.
8.30. Рассчитать коэффициенты и по (рис. Ж.4, Ж.5 приложения Ж)
для судна, если известно: длина =					158,6 м, средняя осадка ср = 9,89 м,
соотношение главных размерений			L	= 6,58, эксплуатационная скорость судна
			B
= 16,3		уз., коэффициент вертикальной полноты = 0,863, и коэффициент
полноты ватерлинии = 0,811.
8.31. Вычислить буксировочную мощность ′						и сопротивление ′ по (рис.
					б

Ж.7 приложения Ж) для судна, если известно: скорости судна 1 = 8,0 уз., и

2 = 12,0 уз.
8.32. Определить скорости судна					по (рис. Ж.7		приложения Ж),				если
известно:	буксировочная мощность		′		= 900,0 кВт,			и	сопротивление
′ = 90,0 кН.				б
8.33.	Найти исправленное полное			сопротивление			′	и	буксировочную
мощность ′
		по (табл. Ж.1 приложения Ж) для судна, если известно: скорости
	б
1 = 10,5 уз., и 2 = 11,5 уз.
8.34.	Вычислить скорости судна				по (табл. Д.1		приложения Д),				если
известны: полные исправленные сопротивления ′						= 238,0 кН, и ′				= 75,0 кН.
8.35. Рассчитать скорости судна					1				2
				по (табл. Ж.1			приложения Ж),				если
известны: буксировочные мощности ′				= 148,0 кВт, и ′				= 1941,0 кВт.
		б1					б1

169