Введение
Ходкость. называют способность судна двигаться с заданной скоростью при эффективном использовании мощности энергетической установки. Это мореходное качество в значительной степени определяет энергетические затраты, сопутствующие эксплуатации судна, а следовательно и экономические показатели последнего.
На любое тело, движущееся в жидкости, действует сила сопротивления. Чтобы ее преодолеть, к телу необходимо приложить полезную тягу-усилие, равное по величине и противоположное по направлению. При этом будет обеспечено установившееся движение, т.е. прямолинейное с постоянной скорость. Именно такое движение является предметом изучения в курсе «ходкость».
Устройство, предназначенное для создания полезной тяги называется движителем. таким образом, ходкость включает два раздела: сопротивление среды движению судна и движители.
Ходкость одно из важнейших мореходных качеств, для обеспечения которого в процессе проектирования в зависимости от основных режимов плавания судна осуществляется:
-выбор и оптимизация главных размерений наружных обводов корпуса для достижения наименьших величин полного сопротивления движению судна;
-выбор типа и определенных оптимальных элементов движения;
-выбор типа и основных характеристик главного движителя.
Основной целью работы является освоение практических методов расчета полного сопротивления движению судна и гидродинамических характеристик гребного винта по диаграммам серийных модельных испытаний. Кроме того, в ходе выполнения расчетов появляется возможность детально учесть взаимодействие всех элементов пропульсивного комплекса корпуса судна, гребного винта и главного двигателя, а также изучить способы построения и использования ходовых характеристик судна, отражающих это взаимодействие.
Для решения указанной цели необходимо для заданного судна рассчитать значения полного сопротивления R в диапазоне скоростей хода от нуля до скорости, приблизительно на 10% превышающей заданное значение VS. Количество расчетных точек не мене 5. Построить кривую полного сопротивления в зависимости от скорости хода.
Вариант 25.
Тип судна: МРТ (малый рыболовный траулер).
Длина судна L=26 м
Ширина судна В=7.6 м
Осадка судна d=2.08 м
Коэффициент общей полноты Cb=0,553
Коэффициент полноты мидель-шпангоута Cm=0,86
Абсцисса центра величины объемного водоизмещения XC=-0,03
Заданное значение хода судна VS=10,0 уз
1 РАСЧЕТ ПОЛНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СРЕДЫ ДВИЖЕНИЮ СУДНА
1.1 Разложение полного сопротивления среды на составляющие
Полное сопротивление движению судна условно разделяется на составляющие, которые предполагаются независимыми друг от друга. При этом составляющие сопротивления увязываются с направлениями составляющих поверхностных гидродинамических сил (касательных и нормальных) и с основными физическими свойствами воды (вязкостью и весомостью). В соответствии с этим сила сопротивления
( 1 )
где — сопротивление трения;
— сопротивление давления;
Причем, в общем случае движения судна
( 2 )
где — сопротивление формы (вихревое сопротивление), обусловленное влиянием вязкости воды на распределение гидродинамических давлений по смоченной поверхности судна; — волновое сопротивление, которое обусловлено весомостью воды и возникает вследствие перераспределения давлений по смоченной поверхности судна в связи с волнообразованием, вызванным движением судна.
Таким образом, при равномерном прямолинейном движении судна полное сопротивление воды
( 3 )
где — вязкостное сопротивление воды.
Движение судна происходит не только в водной, но и в воздушной среде. Поэтому для него полное сопротивление включает также — воздушное (аэродинамическое) сопротивление надводной части корпуса судна, которое по своей природе является вязкостным.
Сопротивления и являются основными составляющими полного сопротивления. Доля их в полном сопротивлении зависит от формы корпуса судна, состояния его поверхности и режима движения.
В практических расчетах сопротивления воды движению судна вводятся расчетные составляющие. При этом выделяется сопротивление выступающих частей . Сопротивление трения разделяется следующим образом:
, ( 4 )
где — сопротивление трения гидродинамически гладкой поверхности корпуса судна; — сопротивление, обусловленное шероховатостью поверхности корпуса судна.
Тогда полное сопротивление движению судна
или
,
где — остаточное сопротивление.
1.2 Практические расчеты полного сопротивления среды
В практических расчетах полное сопротивление определяется через безразмерные коэффициенты составляющих полного сопротивления по следующей формуле:
, кН (5)
где ρ=1,025г/м3 – плотность морской воды;
V – скорость хода судна, м/с;
Ω – смоченная поверхность корпуса судна без выступающих частей, м2.
Вычислим смоченную поверхность корпуса судна без выступающих частей. Поскольку коэффициент общей полноты Cb=0,553