Просадка судов при плавании на мелководье, в каналах и реках

При движении судов происходит изменение их положения на пла­ву по отношению к свободной поверхности и дну водоема. Существен­ное изменение посадки (просадки судна) наблюдается в условиях мелководья, в каналах, реках и других ограниченных по глубине акваториях.

Аналитический метод расчета посадки судна на ходу в условиях глубокой воды был разработан Ю. Н. Поповым. Удовлетворительное соответствие результатов теоретического расчета, основанного на ис­пользовании линейной теории волн, с экспериментом получается в том случае, если изменение средней осадки и угла дифферента рассматри­вается как сумма двух составляющих, одна из которых вызывается действием гидродинамической вертикальной силы или соответственно дифферентующего момента, а другая — перераспределением погру­женного объема из-за волнообразования. В этом случае:

,                              (1.10)

где       Dd — изменение средней осадки судна на ходу, м;

y — угол дифферента судна на ходу, град;

Ddд — изменение средней осадки судна от действия гидродинамической вертикальной силы, м;

Dyд — изменения угла дифферента под действием   гидродинамического дифферентующего момента, град;

Ddв, Dyв — соответственно изменение средней осадки и угла дифферента из-за волнооб­разования.

Расчеты просадки судов на мелководье, если брать за основу вы­ражения (7.10), чрезвычайно трудоемки.

При сравнительно малых докритических скоростях движения судна на мелководье, каналах, реках снижается роль собственного волно­образования судна. Перераспределение погруженного объема судна на ходу может быть приближенно объяснено изменением уровня сво­бодной поверхности воды из-за наличия стесненности фарватера.

Приращение осадки судна при движении по мелководью в общем случае объясняется уменьшением гидростатического давления воды под днищем корпуса судна. Это уменьшение является следствием уве­личения скорости обтекания днища водой из-за стесненности потока, понижения уровня воды у бортов, а также условий волнообразования у движущегося судна. Работающие гребные винты также влияют на просадку судна.

Вопросом приращения осадки при движении судна в стесненных условиях занимались многие российские и зарубежные исследователи. В результате теоретических и экспериментальных исследований разра­ботано большое количество методов и эмпирических зависимостей для определения просадки судна в различных условиях плавания и конст­руктивных особенностей судов. Наиболее общее решение имеет так на­зываемый классический метод. Этот метод основывается на непосред­ственном применении закона Бернулли и закона неразрывности жид­кости. Модифицируя уравнение Бернулли и принимая во внимание, что величину давления р можно выразить высотой водяного столба над условным уровнем Н, уравнение Бернулли примет вид

,                               (1.11)

где       Н — глубина, м;

U — скорость потока воды, омывающего судно, называемая скоростью встречного потока, м/с;

g — ускорение свободного падения, м/с2.

При сравнительно малых докритических скоростях движения сни­жается роль собственного волнообразования судна, и, как указывалось выше, перераспределение погруженного объема судна на ходу может быть приближенно объяс­нено изменением свободной поверхности воды из-за наличия стеснен­ности фарватера.

Рассмотрим случай движения судна в канале. Движение его в соответствии с уравнением Бернулли приводит к увеличению скорости движения воды вдоль корпуса судна, а это приводит к понижению зеркальной поверхности воды (глубины Н).

Для этого случая можно написать

,                       (1.12)

где       Н0 –– глубина в канале, не возмущенном проходом судна, м;

Нх — глубина в канале в момент прохода судна, измеренная посредине длины судна, м;

V — скорость судна, м/с.

После преобразования, обозначив  получаем величину понижения зеркальной поверхности воды (просадку судна):

.                             (1.13)

Рассказать друзьям

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Добавить комментарий

Найти готовую работу