ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ КОРАБЛЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ БУКСИРОВОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ.

2.1 Важнейшей задачей проектировщика судов является решение задачи: как увеличить скорость судна не повышая мощность, затрачиваемую на преодоление сопротивления воды и воздуха, то есть, как обеспечить ХОДКОСТЬ судна. Мерой быстроходности судна является его относительная скорость – так называемое число Фруда FrFr= (1) где v-скорость судна, м/с;

g- Ускорение свободного падения, м/с²; L- длина судна, м. В зависимости от числа Фруда суда делятся на тихоходные (Fr<0,22) , среднескоростные (Fr=0,23 – 0,35) и быстроходные (Fr>0,35).

Например, надувные байдарки, скорость хода 5 км/час=1,4 м/с; при длине 5м. Fr= =0,2 попадают в зону тихоходных судов.

2.2 Сила сопротивления, действующая на движущееся судно, зависит от скорости его перемещения, характеристик судна (его размеров и формы) и характеристик среды (плотности и вязкости). Общее сопротивление движению судна

R=C Ω (2)

Где С - коэффициент полного сопротивления судна,

Ω - площадь смоченной поверхности,

ρ - плотность воды,

υ – скорость судна

В нашей стране при расчетах сопротивления судов температура воды принимается равной t=4⁰ C, кинематическая вязкость ν=1,57x10 ^-6 м ² /с, плотность ρ= 1 г/см ³

2.3 Составляющими общего сопротивления воды движению судна R являются: сопротивление трения корпуса судна, волновое сопротивление, сопротивления формы, сопротивление выступающих частей судна.

Полное сопротивление движению судна складывается из следующих составляющих:

R=R_т+R_ф+R_в+R_в.ч+R_возд (3)

Величина составляющих сопротивления зависит от главных размерений судна и их соотношений, от формы обводов судна, формы и размеров палубных сооружений и скорости судна. При 0,35 сопротивление трения составляет более половины полного сопротивления.

2.3.1 Сопротивление трения. Сопротивление трения можно представить как сумму сопротивления, обусловленного кривизной и шероховатостью судовой поверхности, и сопротивления технически гладкой эквивалентной пластины, то есть пластины, длина и площадь которой равны соответственно длине судна и площади его смоченной поверхности. Сопротивление трения можно определить по формуле

R_т =(ξ_т+Δξ_к+Δξ_ш) v²Ω (4)

где ξ_т - безразмерный коэффициент сопротивления трения гладкой пластины; Δξ_к и Δξ_ш - надбавки на кривизну и шероховатость поверхности корпуса; ρ – плотность воды, кг/м³, v- скорость судна, м/с; Ω- площадь смоченной поверхности корпуса, м². Площадь смоченной поверхности судна может быть определена по теоретическому чертежу или с помощью эмпирических формул, например: Ω=L(1,36T=1,13δB) (5) где L, T, B- главные размерения судна; δ - коэффициент полноты водоизмещения.

2.3.2 Сопротивление формы.

Сопротивление формы определяют по формуле

R_ф=ξ_ф v²Ω (6) где ξ _ф безразмерный коэффициент сопротивления формы.

Сопротивление формы можно уменьшить в процессе проектирования,

увеличив отношение главных размерений, L/B>6, а длину кормового заострения L_k >4,1 где Ω площадь смоченной поверхности.

2.3.3 Волновое сопротивление.

При движении судна на водной поверхности образуются волны. Системы волн зарождаются в носовой и кормовой оконечностях; каждая из них состоит из расходящихся и поперечных волн. Расходящиеся волны наиболее интенсивно появляются в носовой оконечности судна и располагаются в эшелонном порядке. Общее направление расходящихся волн составляет угол α=18-20⁰ с диаметральной плоскостью. При небольших скоростях возникают только расходящиеся волны. При возрастании скорости дополнительно появляются поперечные волны, которые располагаются в пределах размещения системы расходящихся волн. Волновое сопротивление можно вычислить по формуле

R_в=ζ_в v²Ω (7)

где ζ_в – безразмерный коэффициент волнового сопротивления, зависящий от числа Фруда. Коэффициент ζ_в определяют с помощью графика, составленного по результатам модельных испытаний данного судна. Аналитический метод применим только для качественной оценки в научно-исследовательских работах. Волновое сопротивление можно уменьшить, если при проектировании судна придерживаться следующих правил: задаться возможно большими значениями L/B и коэффициента продольной полноты; правильно выбрать размеры и расположение цилиндрической вставки, поскольку она влияет на интерференцию волн; носовым ветвям ватерлинии придать выпуклую форму при Fr < 0,2, S- образную при Fr =0,25 – 0,35, с небольшой выпуклостью при Fr=0,35 – 0,4 и прямую при Fr>0,4; при определенных числах Фруда применять интерферирующие устройства, т.е. устройства, создающие дополнительные волновые системы, благоприятно влияющие на интерференцию волн: носовые бульбы, носовые подводные крылья и бортовые бульбы; выбрать длину судна и скорость такими, чтобы интерференция волн была благоприятной.