Материал: Угулава, Курсовая 2 семестр

2.5 Сопротивление среды движению судна

При решении различных проектировочных и эксплуатационных задач возникает

необходимость в расчетной оценке ходкости судна. Ходкость – это способность судна

перемещаться с заданной скоростью при наиболее эффективном использовании мощности

судовой энергетической установки.

Для обеспечения ходкости судно снабжается энергетической установкой и движителем,

создающим силу, преодолевающую силу сопротивления воды движению судна.

При равномерном прямолинейном движении судна сила сопротивления воды R равна силе

тяги движения Te:

R=Te

Для судна, имеющего число винтов zp с одинаковым распределением тяги,

=

Для обеспечения этой тяги необходимо к движителю подвести мощность Np, развиваемую

главным двигателем с учетом потерь в валопроводе ηв:

=

в

Достаточно надежно определить сопротивление воды можно после разработки

теоретического чертежа, изготовления и испытания в опытовом бассейне модели судна.

В начальных стадиях проектирования судов, когда необходимо оперативно найти

дата

параметры ходкости судна, удовлетворяющие техническому заданию, этот способ неприемлем.

.и

Поэтому

разработаны

приближенные

способы

расчета

сопротивления

с

помощью

Подп

ограниченного числа известных параметров и коэффициентов.

. №

Все современные приближенные способы расчета сопротивления основаны на испытании

систематических серий моделей судов в опытовых бассейнах. Если обводы судна, для которого

.инв

следует выполнить расчет, близки к обводам испытанных моделей,

то такой приближенный

Взам

способ может дать достаточно достоверные результаты.

.

В

большинстве

испытаний

систематически

изменяемыми

параметрами

являются:

№дубл

коэффициент полноты водоизмещения δ;

.

отношения ⁄ ,

⁄ ; положение абсциссы центра

Инв

величины xc; формы обводов носовой и кормовой оконечности; влияние бульба.

Сопротивление окружающей среды движению судна можно записать в следующем виде:

и дата

R=Rг/д+Rа/д+Rл

.

Подп

где Rг/д – гидродинамическое сопротивление; Rа/д – аэродинамическое сопротивление;

Rл – сопротивление движению во льдах.

№ подп

Лист

.

КП-НГТУ-26.03.02-(17-КС-1)-2020

Инв

20

Лит

Изм.

№ докум.

Подп.

Дата

Рисунок 2.5.1.1 – График зависимости сопротивления трения

2.5.1.2 Расчет остаточного сопротивления судна

В расчет гидродинамического сопротивления входит сопротивление остаточное исходя

из формулы 1. Оно рассчитывается по формуле

ост = ост

2

2

где ост – коэффициент остаточного сопротивления, определяется с учетом коэффициентов

влияния и определяется по приближенной формуле:

ост =

2,153 1,5

2

0,5

(

⁄

) (

⁄

)

где =

– число Фруда

и дата

√

Расчет буем вести в таблице 2.5.1.2. Зависимость сопротивления представлена на рисунке

Подп.

2.5.1.2.

Таблица 2.5.1.2 – Расчет остаточного сопротивления судна

№

№

Наименование, формула

Размер-

Численные значения

.

ность

.инв

1

Скорость v

м/с

1

2

3

4

5

6

7

Взам

2

Числа Фруда

3

-

28,56

57,11

85,67

114,23

142,78

171,34

199,90

.

=

; ∙ 10

№ дубл

√

3

Сопротивление трения

Инв.

2,15 3 1,5

ост =

;

-

4,16

11,78

21,64

33,32

46,57

61,21

77,14

2

0,5

( ⁄ ) ( ⁄ )

и дата

∙ 105

ост

4

Остаточное

.

Подп

сопротивление

2

кН

0,05

0,57

2,35

6,44

14,06

26,61

45,64

ост = ост

2

№ подп

Лист

.

КП-НГТУ-26.03.02-(17-КС-1)-2020

Инв

22

Лит

Изм.

№ докум.

Подп.

Дата

Рисунок 2.5.1.3 – График зависимости буксирной мощности и полного

гидродинамического сопротивления от скорости

2.5.2 Ледовое сопротивление

Для судов ледового плавания категории ICE2 необходимо вычислить дополнительно к

сопротивлению воды чистое ледовое сопротивление при движении в обломках битого льда.

Судам, ледовой категории ICE2, разрешается самостоятельное плавание в мелкобитом

разреженном льду неарктических морей и в сплошном льду за ледоколом при толщине льда

до 0,55 м с допустимой скоростью в 5 узлов, что равно 2,57 м/с.

Расчет сопротивления обломков льда производится по формуле В.А.Зуева [3]:

2

B

2

̅ ̅

2

,

(2)

дата

Rл = ρлgBh

(0,13 + 1,3Frh + 0,5Frh

)(2 − S)S

hл

.и

где ρл – плотность льда; ρл = 0,92 т/м3;

Подп

hл– толщина льда; h = 0,55 м;

̅

S – функция сплоченности льда;

.№

̅

.инв

S = 0,8;

ϑ

Взам

Frh =

− число Фруда по толщине льда.

√ghл

.

При υ = 0 чистое ледовое сопротивление:

дубл

Rл = ρлgBh

2

∙ 0,13

B

̅

̅2

= 0,92 × 9,81 × 0,55

2

. №

h

∙ (2 − S)

∙ S

× 13,7 ×

Инв

× 0,13 ×

13,7 × (2 − 0,8) × 0,82 = 93,02 кН.

0,55

Подп. и дата

Расчет ледового сопротивления ведем в таблице 2.5.2.

№ подп

Лист

.

КП-НГТУ-26.03.02-(17-КС-1)-2020

Инв

24

Лит

Изм.

№ докум.

Подп.

Дата