Расчет сопротивления судна

Сопротивление движению судна представляет собой проекцию главного вектора сил давления м касательных напряжений трения, действующих на корпус судна и выступающие части со стороны воды и воздуха, на направление движения судна. Расчетным режимом при оценки ходкости будет являться продольное установившееся движения, которое совпадает с направлением ДП судна. Величины сопротивления зависят от главных размерений и коэффициента полноты судна, от состояния наружной обшивки, скорости и режима движения, от параметров осадки и условий эксплуатации.

Определение величин необходимых для расчета:

Объемное водоизмещение , м² , составляет:

;

где: - полное водоизмещение, т; - плотность морской воды стандартная, т/м³.

Коэффициент полноты , составляет:

;

где: -длина судна по КВЛ, м; В –ширина на миделе, м; Т – осадка судна на миделе, м.

Соотношения размеров судна (геометрические характеристики):

; ;

;

Расчет площади смоченной поверхности определяем по формуле Семеки для тихоходных и среднескоростных судов с коэффициентом общей полноты больше 0,65) [1]:

;

В рассматриваемом методе применяется традиционное разделение сопротивления на составляющие:

=

где: - скорость судна, м/с.

Коэффициенты дополнительных составляющих сопротивления С_А и С_АР определятся в соответствии с рекомендациями отраслевого стандарта и составляют :

Коэффициент надбавки на шероховатость С_А при длине судна 185 м. составляет 0,2·10^-3;

Коэффициент сопротивления выступающих частей С_АР для одновинтового судна с двумя рулями составляет 0,1·10³;

Коэффициент остаточного сопротивления составляет:

где: (δ, Fr) - снимается с графика (рис. 1); коэффициент влияния по графику (рис.3).

Коэффициент влияния находится в виде:

где: определятся по графику (, рис.2) в функции от относительной длины L/B рассчитываемого судна и стандартного в данной серии для которого L/B =5,73.

Коэффициент сопротивления трения эквивалентной пластины определяем из формулы Прандтля – Шлихтинга:

=

где: - критерий Рейнольдса.

=

где: v – кинематическая вязкость воды (при t= 4⁰С) , м²/с.

Число Фруда находится из выражения:

=

где: g – ускорение свободного падения, м/с².

Значение буксировочной мощности , кВт, находится из выражения:

где: - сопротивление движению судна, кН; - скорость судна, м/с.

Рис. 3 Зависимость C_R (δ; Fr)

Рис.4 Зависимость С_R (L/B; Fr)

Рис.5 Зависимость k_В/Т (В/Т; Fr)