Опір руху суден

На корпус судна, що рухається, діє тиск води на підводну частину судна і тиск повітря на надводну. Тиск води на підводну частину судна складається з гідростатичного і гідродинамічного тиску, який залежить від швидкості руху, форми обводів корпусу та інших чинників. Рівнодіюча гідродинамічного тиску направлена в сторону, протилежну руху судна. Горизонтальна складова рівнодіючої гідродинамічного тиску протидіє руху судна і називається опором буксирування.

В усіх підручниках опір буксирування записують формулою

де с – коефіцієнт повного опору,

ρ – густина води в т/м³,

v – швидкість руху судна в м/с,

S – змочена поверхня голого корпусу,

Sвч - змочена поверхня виступаючих частин.

Для того, щоб судно рухалося з постійною швидкістю, необхідно прикласти до нього силу, рівну силі опору і протилежно направлену. Ця сила називається упором. Вона створюється гребним гвинтом або іншим рушієм.

Добуток опору буксирування на швидкість називається потужністю буксирування.

N _б = R × v (кВт).

Потужність головного двигуна на виході гребного валу називають ефективною потужністю.

Відношення потужності буксирування до ефективної називається пропульсивним коефіцієнтом.

.

На одногвинтових транспортних суднах пропульсивний коефіцієнт коливається в границях 0,40….0,80.

Буксировочний опір поділяють на дві складові – опір тиску і опір тертя. В свою чергу опір тиску поділяють на опір форми і хвильовий опір. Їх назви говорять самі за себе.

Таким чином повний опір води

R = R_f + R_e + R_{w ,}

де R_f – опір тертя,

R_e – опір форми (або вихровий опір),

R_w – хвильовий опір.

На судні опір води (упор гвинта) можна приблизно визначити по формулі

(кН),

де N – потужність головного двигуна в кВт,

η – пропульсивний коефіцієнт комплексу корпус - рушій,

v – швидкість судна в вузлах.

В багатьох підручниках пропульсивний коефіцієнт комплексу корпуc – рушій рекомендується розрахувати по формулі Лаппа

η = 0,885 – 0,00115 n √L,

де n – частота обертання гребного гвинта в 1/с,

L –довжина судна між перпендикулярами в м.

Але ця формула дає завищені значення пропульсивного коефіцієнта, який не перевищує 0,7 - 0,8.

При розрахунках ходовості використовують коефіцієнти подібності – число Фруда і число Рейнольдса.

Число Фруда

Fr = ,

де v – швидкість судна в вузлах,

g = 9,81 м/с² ,

L – довжина судна між перпендикулярами в м.

Число Рейнольдса

Re = ,

де v – швидкість судна в вузлах,

L – довжина судна в м,

γ – кінематична в’язкість рідини в м²/с. Для морської води при температурі 20ºС кінематична в’язкість ν ≈ 1,05×10^-6 м²/с.

Для водотонажних суден значення числа Фруда коливається від 0,2 до 0,3.

При русі судна на мілині збільшується осадка за рахунок зменшення тиску води на днище і зростає опір буксирування.

При швидкості судна v_k = (де Н – глибина води) перед судном утворюється одиночна хвиля і різко зростає опір. Ця швидкість називається критичною.

При глибині води Н = 8 м критична швидкість v_k = = = =8,86 м/с =17,2 вуз.

Приклад 2.9 Визначити опір руху суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR”при осадці по вантажну марку, прийнявши пропульсивний коефіцієнт комплексу корпуc – рушій η = 0,75.

Згідно Додатку А потужність головного двигуна суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” N = 2970 квт, швидкість з вантажем v = 13,7 вуз.

Опір руху судна

= 310 кн ≈31,6 тс.

Приклад 2.10. Визначити число Фруда і число Рейнольдса для суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR”

При швидкості судна 13,7 вуз і довжині між перпендикулярами

L =112,29 м:

число Фруда Fr = = ,

число Рейнольдса Re = = = .

Дата добавления: 2015-08-03