Сопротивление судна в различных условиях

Сопротивление при движении судна на тихой воде без учета сопротивления воздуха можно определить по формуле

,

где – сопротивление трения; – остаточное сопротивление.

Составляющую сопротивления трения можно определить

,

где – коэффициент сопротивления трения, зависящий от вязкости жидкости и числа Рейнольдса для эквивалентной гладкой пластины. Его можно по формуле Прандтля – Шлихтинга

;

число Рейнольдса ,

где v – скорость судна, м/с; L – расчетная длина судна, м; – кинематический коэффициент вязкости. Для «стандартной» температуры воды 4⁰С принимают м²/с; – плотность воды, т/м³ ; – смоченная поверхность корпуса судна.

Смоченная поверхность корпуса судна складывается из смоченной поверхности голого корпуса и смоченной поверхности выступающих частей

.

Для транспортных судов с большими значениями коэффициента общей полноты смоченную поверхность можно определить по приближенной формуле В.А. Семеки:

=

Для одновинтовых судов площадь выступающих частей можно определить по формуле

=

для двухвинтовых судов - =

Тогда =

Надбавку на шероховатость для корпусов транспортных судов можно принимать равным .

Остаточное сопротивление определяется по формуле

,

где – коэффициент остаточного сопротивления, для форм корпусов с коэффициентами полноты определяется по формуле [2]

.

Расчет сопротивления и буксировочной мощности ведем в таблице 12.1.

По результатам расчета строят графики зависимости буксировочного (полного) сопротивления и буксировочной мощности от скорости движения судна на рисунке 12.1.

Для судов ледового плавания категорий ЛУ1 – ЛУ9 необходимо вычислить дополнительное к сопротивлению воды чистое ледовое сопротивление от движения в обломках битого льда.

Судам категории ЛУ1 – ЛУ9 допускается самостоятельное плавание в мелкобитом разреженном льду сплоченностью баллов с толщиной льда 0,4 м (ЛУ1) или 0,7 м (ЛУ3).

Расчет сопротивления обломков произведем по формуле В.А.Зуева:

, (12.1)

где – плотность льда, т/м³; h – толщина льда, м; Fr – число Фруда по толщине льда ; – функция сплоченности битого льда.

При скорости, равной нулю, чистое ледовое сопротивление кН.

Расчет ледового сопротивления ведем в таблице 12.2. По результатам расчета строим графики зависимости ледового сопротивления и буксировочной мощности от скорости движения судна на рисунке 12.1.

Т а б л и ц а 12.1 - Расчет сопротивления и буксировочной мощности

W= … м²; r = … т/м³

№ п/п	Обозначения, формулы	Размерность	Численные значения
			0,6v	0,7v	0,8v	0,9v	v	1,1v
	Скорость v	м/с
	Числа Рейнольдса ; Re·10-6	—
	Коэффициент трения ;	—
	Надбавка на шероховатость	—	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4
	Сопротивление трения	кН
	Числа Фруда	—
	(по рис. 11.2 – 11.4)	—
	(по рис. 11.5)	—
	(по рис. 11.6)	—
	(по табл. 11.1)	—
	;	—
	Остаточное сопротивление	кН
	Полное сопротивление	кН
	Буксировочная мощность	кВт

Т а б л и ц а 12.2 - Расчет ледового сопротивления и буксировочной мощности

№ п/п	Обозначения, формулы	Размер-ность	Численные значения
			0,6v	0,7v	0,8v	0,9v
	Скорость v	м/с
	Сопротивление воды	кН
	Число Фруда по толщине льда	-
	Чистое ледовое сопротивление (12.1)	кН
	Ледовое сопротивление	кН
	Буксировочная мощность	кВт