Взаимосвязь элементов судна и составляющих сопротивленияСтраница 1
Рассмотрим влияние элементов судна на каждое слагаемое сопротивления.
Сопротивление трения будет зависеть только от величин ξтр и Ω. Варьируя именно этими переменными можно изменить значение сопротивления трения.
Коэффициент ξтр является функцией числа Рейнольдса (Re = υL/ν, где ν – коэффициент кинематической вязкости жидкости, м2/с).
.
При изменении элементов проектируемого судна для выбора оптимального варианта его длина изменяется сравнительно незначительно, обычно не более 15 – 20 %, что определяет относительное постоянство Re. Следовательно, можно считать, что для всех вариантов проектируемого судна коэффициенты ξтр равны.
Площадь смоченной поверхности Ω существенно зависит от основных элементов судна. Из формулы Тейлора для Ω видно однозначное влияние величины l на площадь смоченной поверхности. Выразим абсолютную длину судна через отношение главных размерений
.
Так как Rтр зависит от Ω, а Ω от относительной длины, можно на основе формулы для l выявить влияние элементов на Rтр.
1. Увеличение δ приводит к уменьшению l, что в свою очередь уменьшает Ω. Сопротивление трения при этом снижается;
2. Увеличение отношения В/Т приводит к увеличению Rтр;
3. Увеличение L/В приводит к увеличению Rтр, причем рост сопротивления будет более интенсивным, чем в предыдущем случае, поскольку показатель степени в два раза больше.
Сопротивление формы подразумевает совокупность нескольких видов сопротивлений, обусловленных вязкостью жидкости: сопротивления, обусловленного конечностью толщины пограничного слоя и его отрывом от поверхности; сопротивления, обусловленного кривизной поверхности наружной обшивки и сопротивления, связанного с разрушением носовой подпорной волны.
Основным компонентом сопротивления формы является сопротивление, вызванное изменением давлений в потоке воды, перемещающейся по длине корпуса судна, и появлением вихрей в кормовой оконечности.
При определении элементов судна необходимо выбирать их таким образом, чтобы избежать интенсивного вихреобразования, вызывающего рост сопротивления формы. В первую очередь это требование относится к тихоходным судам с высокими значениями δ, у которых волновое сопротивление практически равно нулю. Геометрический параметр, определяющий интенсивность вихреобразования, является кривизна кормовых ветвей ватерлиний, которая связана с длиной кормового заострения Lкз, измеряемой от кормовой границы цилиндрической вставки (рис. 35). Чем больше Lкз, тем более пологими окажутся в корме ватерлинии и тем меньше вероятность срыва вихрей. С повышением скорости и степени кривизны обводов вихреобразование увеличивается и Rф растет.
Для определения минимально допустимого значения Lкз, гарантирующего отсутствие интенсивного вихреобразования используется формула Бэкера
.
Рис. 35. Протяженность носового и кормового заострений
Переходя к относительной длине кормового заострения lкз = Lкз/L можно записать,
.
Из последней формулы видно, что с увеличением отношения L/В относительная длина кормового заострения может быть уменьшена. То же самое можно утверждать в отношении величины В/Т. Влияние коэффициента β противоположно, с его увеличением величина lкз возрастает.
Значение коэффициента волнового сопротивления ξвл, в зависимости от скорости, изменяет свое значение в достаточно широком диапазоне. Не удается связать ξвл с элементами судна какой-то простой зависимостью, можно лишь выделить основные фактора влияющие на величину этого коэффициента. Кроме относительной скорости, это форма носовой оконечности, коэффициент продольной полноты φ и относительная длина l.
Самое популярное:
Расчёт лётно-технических характеристик самолёта Ан-124
Динамика полета - это наука о законах движения
летательных аппаратов под действием аэродинамических, гравитационных и
реактивных сил.
Она представляет собой сочетание в основном трех
классических дисциплин: механики твердого тела, механики жидкости и газа и
математики.
Среди широко ...
Технико-эксплуатационная характеристика участков отделения дороги
В единой транспортной системе
Российской Федерации ведущая роль принадлежит железнодорожному транспорту.
Перед ним стоят задачи комплексного развития и повышения эффективности
использования транспортных средств, ускорения оборота подвижного состава,
увеличения массы и скорости движения п ...
Крытый вагон для перевозки живности на дальние расстояния
Вагоном называется единица железнодорожного подвижного состава,
предназначенная для перевозки пассажиров и грузов. При всем разнообразии типов
и конструкций вагонов они имеют общие основные элементы: кузов, ходовые части,
ударно-тяговые приборы и тормоза.
В данное время современный пар ...