Содержание 

Расчет сопротивления глиссирующего судна. Часть 1.

Самый точный способ определения сопротивления любого и в особенности глиссирующего судна до его постройки — это испытание модели. Испытания уменьшенных моделей судов производят в научно-исследовательских институтах либо в опытовых бассейнах, либо в открытом водоеме. В опытовом бассейне малую модель судна буксируют специальной тележкой с различными скоростями, измеряя при этом сопротивление.

Модели большого масштаба (такие модели иногда называют «полунатурой») испытывают в открытом водоеме. Модель, в которой могут разместиться 1—2 человека, буксируют вдоль мерного участка определенной длины другим судном, измеряя при этом скорость хода и сопротивление. При отсутствии подходящего буксирующего судна сопротивление полунатуры может быть измерено гидравлическим плоским цилиндром (мессдозой), вкладываемым между транцем и ногой подвесного мотора.

Менее точным способом является расчет сопротивления; это в особенности относится к глиссирующим судам, так как они «моложе» водоизмещающих и методы расчета их сопротивления разработаны пока еще менее детально. Существующие методы гидродинамического расчета глиссирующих судов не учитывают изменений по длине корпуса, ни углов килеватости, ни ширины днища, а принимают «средний» угол килеватости и «среднюю» ширину судна; не учитывают ни поперечной, ни продольной кривизны днища; метода для расчета сопротивления реданного глиссера по существу нет.

Однако наиболее точными являются методы, основанные на результатах испытаний плоских и плоско-килеватых глиссирующих пластин. Каждая такая пластина представляет собой (подобие днища глиссирующего судна. Глиссирующие пластины были испытаны при различных скоростях буксировки, различных нагрузках и различных положениях ЦТ по длине (различных центровках). При каждой буксировке измерялись сопротивление, угол дифферента и длина смоченной площади пластины.

Результаты таких испытаний обработаны и изображены в виде диаграмм, по которым, зная нагрузку, ширину, угол килеватости и центровку, можно определить полное сопротивление, угол дифферента и смоченную длину днища для любой скорости хода. Эти методы дают наиболее точный результат для глиссеров с плоским или плоскокилеватым днищем цилиндрических обводов (типа, «моногедрон»), так как такие обводы больше других похожи на обводы испытывавшихся глиссирующих пластин.

Техника расчета по этому методу не сложна, но требует определенных вычислительных навыков. Этот расчет приведен ниже в виде номограмм и диаграмм, не требующих почти никаких вычислений и позволяющих после ряда простых действий с линейкой прочесть на шкале результат — сопротивление корпуса и угол хода.

Приведенный ниже расчет основан на работе А. С. Перельмутера «Гидродинамический расчет плоскодонного глиссера» (Технические заметки ЦАГИ» № 48, 1935) с изменениями и поправками И. П. Любомирова (см. например, И. Я, Войткунский, Р. Я. Першиц. И. А. Титов «Справочник по теории корабля», Судпромгиз, 1960).

Для безреданных изогнутокилеватых глиссеров этот способ также может быть применен, но в этом случае он будет давать тем менее точный результат, чем больше обводы будут отличаться от тлоскокилеватых.

Для расчета сопротивления корпуса безреданного плоскодонного глиссера применяется следующая формула:

Первый член правой части формулы — это остаточное сопротивление, а второй — — сопротивление трения днища. В этой формуле:

R — полное сопротивление воды, кг;

D — водоизмещение, кг;

— угол дифферента по прямолинейному участку киля в радианах (1 радиан = 57°,3);

C_f — коэффициент сопротивления трения с надбавкой на шероховатость (будем принимать эту надбавку, как и прежде, равной 0,5 10^-3, считая шероховатость средней);

— плотность воды, равная 102 кгсек²/м⁴;

S = LB — смоченная площадь днища в ходу, м²;

L — длина смоченной площади, м;

В — ширина днища, м;

v — скорость хода в м/сек, для которой рассчитывается сопротивление.

Для расчета сопротивления корпуса безреданного плоскокилеватого глиссера применяется эта же формула с той лишь разницей, что вместо длины смоченной площади в ходу L и ширины днища В принимают величины L_ср — средняя смоченная длина и B_ср — средняя ширина днища, а в величины сопротивления R и угла дифферента а вносят так называемые поправки на килеватость.

Величины, входящие в правую часть формулы, кроме смоченной длины в ходу L и угла дифферента а либо известны нам, либо могут быть вычислены очень просто;

следовательно, весь расчет состоит в том, чтобы определить величины L и для нескольких скоростей и, подставляя их в формулу, вычислить для тех же скоростей сопротивление R. Как увидим дальше, величины L и определяются при помощи номограмм.

Ниже очень подробно изложена последовательность действий и приведен пример вычисления сопротивления плоскокилеватото глиссирующего судна при помощи графиков. Такое вычисление удобно производить вдвоем с тем, чтобы один производил отсчеты на графиках, а другой записывал их.

Читать далее: Расчет ходкости. Расчет сопротивления глиссирующего судна. Часть 2.