Способы приближенного расчета сопротивления воды

В тех случаях, когда возникают вопросы, связанные с сопротивлением движению судна, которые приходится решать оперативно, пользуются приближенными способами, основанными на результатах модельных испытаний, накопленных в опытовых бассейнах.

Способы расчета, предложенные разными авторами, можно разделить на следующие группы:

1) способы расчета полного сопротивления или буксировочной мощности;

2) способы расчета остаточного сопротивления;

3) способы учета влияния внешних условий плавания на сопротивление.

Наиболее простым способом оценки буксировочной мощности судна, связанной с полным сопротивлением зависимостью (8.2), является способ адмиралтейских коэффициентов, согласно которому буксировочная мощность определяется формулой:

D²¹³ и³

(кВт) (8.11)

где D - масса судна, т; и - скорость, м/с;

С - адмиралтейский коэффициент, принимаемый по данным судна- прототипа, имеющего близкие соотношения главных размерений, при условии равенства чисел Фруда. Однако, этот способ пригоден только для тихоходных судов, до чисел Фруда «0, 10-0, 12.

Значительно более точный результат дает способ расчета остаточного сопротивления, основанный на испытаниях серии моделей морских транспортных судов, выполненных В.М.Штумпфом. Форма корпуса модели из этой серии изображена на рис.8.4. Безразмерный коэффициент остаточного сопротивления представляется в виде:

ТБ- < ⁸'¹²⁾

D L L2

я определения коэффициента С, ₀ остаточного сопротивления судна с U-образной формой шпангоутов при В/Т-2, 5 и /? = 0, 982 при разных числах Fr служит график рис.8.5, на нем же нанесена кривая значений ц/_с = f(d), шкала которой

находится с правой стороны графика.

Если у рассматриваемого судна значения В/Т или отличаются от

W.

тех, для которых построена эта диаграмма, а также еслй оно имеет V-образные шпангоуты, то в коэффициент вводятся поправки в виде четырех множителей:

Со = Сс V ^кв/т ^аВ/Т ^kV > (^8ЛЗ)

^аш

где кц, =, причем и а_с снимаются с графика на рис.8.6 в зависимости ^ас

от Fr.

Коэффициент к в/т определяется в зависимости от Fr по графику рис.8.7,

по этому же графику определяется a^jj.

Коэффициент ку вводится только, если шпангоуты имеют V-образную форму,

его значение определяется по рис.8.8 в зависимости от 8 и Fr; при U-образных шпангоутах ку=\.

Рисунок 8.6. Поправочные множители, Kv учитывающие влияние изменения у.

Расчет буксировочной мощности по рассмотренному способу удобно вести в форме табл. 8.2. Предварительно

определяем S, bj В, у/ = Z/'W, а_с (по рис.8.5), v, Q.,

Простой способ расчета буксировочной мощности предложен Ю.А.Будницким. Способ основан на обработке материалов модельных и натурных испытаний, выполненных в опытовых бассейнах и на натурных судах ряда государств, и относится к судам второй половины XX века.

Буксировочная мощность

представляется формулой:

N₆=N₀k_Ik_s, K Вт (8.14)

где Nq определяется по графику базового судна (рис.8.9), имеющего 5=

0, 55 и I = ттгг= 6, 0, в зависимости от

W

D (т) и u_s (уз);

к[ - коэффициент, определяемый по графику рис.8.10 в зависимости от

Рисунок 8.9. Буксировочная мощность базового судна

числа Фруда Fr и относительной длины /;

kg - коэффициент, определяемый по графику рис.8.11 в зависимости от 8 и параметра 0, 81¹^ Fr.

0, 16 0, 13 0, 20 0, 22 0, 24 0, 26 0, 28 Fr Рисунок 8.10. Зависимость коэффициента К/ от / и Fr

Рисунок 8.11. Зависимость коэффициента Ка от 5 и параметра 0, 8/1/8 Fr

Расчет буксировочной мощности и сопротивле-ния удобно вести в форме табл.8.3. Предварительно находим L; D; д\ /; 0, 8

По результатам расчетов строят графики буксировочной мощности и сопротивления в зависимости от скорости. Способ Ю.А.Будницкого пригоден в следующих диапазонах параметров: £ > = 5000...200000 т; 5= 0, 55...0, 85; u_s= 10...25 уз; Fr = 0, 14... 0, 30; /=4, 5...7, 0.