1.2. Полное сопротивление воды движению судна

Полное сопротивление воды движению судна является характеристикой корпуса, на основе которой производится расчет движителей и силовой установки. При проектировании судов полное сопротивление определяют с помощью эксперимента на моделях с пересчетом результатов испытаний на натуру. Для решения практических задач, например при расчетах, связанных с буксировкой, сопротивление воды принимают пропорциональным квадрату скорости судна:

(1.1)

где коэффициент пропорциональности К_к является гидродинамическим коэффициентом сопротивления, зависящим от осадки судна и степени обрастания корпуса. Гидродинамический коэффициент судна при данном его состоянии не сохраняется постоянным с уменьшением скорости он несколько возрастает.

В качестве примера зависимости сил сопротивления воды от скорости для судов различного водоизмещения приведены на рис. 1.3.

1.3. Дополнительное сопротивление движению судна

П

Рис. 1.3. Сопротивление корпуса на спокойной воде:

1, (1’) _ нефтерудовоз «Маршал Жуков» водоизмещением 127207 т, в грузу (в балласте); 2, (2') — танкер «Лисичанск» водоизмещением 45800 т, в грузу (в балласте); 3 — сухогруз «Ленинский комсомол» водоизмещением 22 230 т, в грузу; 4 — лесовоз «Волголес» водоизмещением 9550 т, в грузу

ри плавании в ветреную погоду суда испытывают дополнительное сопротивление от воздействия ветра и волн. Воздушное или аэродинамическое сопротивление — это проекция равнодействующей сил давления ветра, воздействующих на диаметральную плоскость судна (рис. 1.4). Равнодействующая сил давления ветра в общем случае не совпадает с направлением кажущегося ветра. Поперечная составляющая силы давления вызывает дрейф судна и является косвенной причиной увеличения сопротивления движению из-за необходимости дополнительной перекладки руля для удержания судна на заданном курсе. Наибольшего значения воздушное сопротивление достигает при курсовых углах ветра 30—40°, при этом оно на 30—40% больше лобового сопротивления. При попутном ветре скорость судна должна увеличиться. Однако в действительности в штормовую погоду из-за дрейфа судна, рыскания и увеличения волнения этого не происходит. Приблизительную величину воздушного сопротивления R_y при ветре, дующем впереди траверза, рассчитывают по формуле (тс)

(1.2)

где _S— площадь проекции надводной части судна на плоскость мидель-шпангоута, м²;

_v— скорость судна, м/с;

w— скорость ветра, м/с.

С

Рис. 1.4. Распределение сил давления ветра

опротивление движению от волнения возрастает вследствие качки судна и ударов волн в корпус. Наибольшее влияние на такое сопротивление оказывает килевая качка (причем максимум сопротивления наблюдается в резонансной области), а также длина судна. Максимальное влияние волнения наблюдается при отношениях, равных примерно 0,8—1,2.

В судовождении дополнительное сопротивление от волнения R_волн, так же как и воздушное сопротивление, приходится учитывать при буксировках, для чего можно воспользоваться формулой

, (1.3)

где h_б — волнение, баллы;

L —длина судна, м;

T- осадка судна, м;

В — ширина судна, м;

—коэффициент полноты водоизмещения;

_v — скорость судна, уз.