Расчет сопротивления воды движению судна производится на глубокой спокойной воде и на мелководье. Последовательно рассчитываются следующие величины.
Водоизмещение судна :
![]() | (1.1) |
где – длина судна;
– ширина судна;
– осадка судна;
– коэффициент общей полноты.
![]() |
Соотношения главных размерений судна:
![]() | (1.2) |
![]() | |
![]() | (1.3) |
![]() | |
![]() | (1.4) |
![]() | |
![]() | (1.5) |
![]() |
Коэффициент пропорциональности между сопротивлением трения и сопротивлением формы:
![]() | (1.6) |
![]() |
Площадь смоченной поверхности судна определяется по приближенной формуле:
![]() | (1.7) |
![]() |
Кинематический коэффициент вязкости воды: .
Коэффициент, учитывающий шероховатость корпуса (для стальных судов): .
Коэффициент сопротивления выступающих частей: .
Сопротивление на мелководье определяется для относительной глубины судового хода :
![]() | (1.8) |
![]() |
Коэффициент увеличения вязкостного сопротивления на мелководье :
![]() | (1.9) |
![]() |
Коэффициент увеличения волнового сопротивления на мелководье :
![]() | (1.10) |
![]() |
Коэффициент волнового сопротивления (при Fr£0,1 CW =0):
![]() | (1.11) |
По результатам расчета в зависимости от скорости судна строятся графики составляющих сопротивления и полного сопротивления на глубокой спокойной воде (рис. 2.1). Кривые полного сопротивления на мелководье и ориентировочного сопротивления в балласте используются при построении ходовых характеристик судна.
Для построения графиков сопротивления примем интервал скоростей от 4,0 м/с до 7,0 м/с, с шагом в 1,0 м/с.
Кинематическая вязкость воды: v=1,57*10-6
Расчет производится в табличной форме. Результаты расчета сведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Расчет сопротивления воды движению судна
Исходные данные: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | |||||
Расчетные величины | Раз-мер-ность | Численные значения | |||
Скорость судна ![]() | м/с | ||||
Число Рейнольдса
![]() | – | 1,55 | 1,94 | 2,33 | 2,72 |
Число Фруда ![]() | – | 0,164 | 0,204 | 0,245 | 0,286 |
Экстраполятор трения
![]() | – | 2,00 | 1,94 | 1,90 | 1,86 |
Коэффициент волнового сопротивления ![]() | – | 0,31 | 0,96 | 2,12 | 3,90 |
Динамический коэффициент
![]() | кН | 4,79 | 7,48 | 10,78 | 14,67 |
Сопротивление трения
![]() | кН | 12,5 | 19,0 | 26,9 | 36,0 |
Сопротивление формы
![]() | кН | 1,3 | 1,9 | 2,7 | 3,7 |
Волновое сопротивление
| кН | 1,5 | 7,2 | 22,8 | 57,3 |
Сопротивление выступающих частей
![]() | кН | 1,0 | 1,5 | 2,2 | 2,9 |
Полное сопротивление
![]() | кН | 16,2 | 29,6 | 54,6 | 99,9 |
Сопротивление на мелководье
![]() | кН | 21,8 | 39,2 | 70,7 | 126,9 |
Сопротивление в балласте
![]() | кН | 5,7 | 10,4 | 19,1 | 35,0 |
После построения графиков сопротивления определено следующее:
- Для заданной скорости движения судна полное сопротивление будет равно: , а сопротивление на мелководье
.
![]() |
Рисунок 2.1 – Графики сопротивлений судна |
Построение чертежа гребного винта
Расчет контура лопасти гребного винта
Средняя ширина лопасти:
![]() | (3.1) |
где – радиус гребного винта,
;
– дисковое отношение,
;
– число лопастей гребного винта,
.
![]() |
Максимальная ширина лопасти:
![]() | (3.2) |
где – коэффициент для винтов с числом лопастей
.
![]() |
Отрезки и
определяют контуры входящей и выходящей кромок лопасти. Определим величины
,
,
,
и
на относительных радиусах: 0,3; 0,5; 0,7; 0,8; 0,95 и 1,0.
Для относительного радиуса :
Для относительного радиуса :
Для относительного радиуса :
Для относительного радиуса :
Для относительного радиуса :
Для относительного радиуса :
Для относительного радиуса :
Значения коэффициентов принимаются согласно таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Построение контура лопасти
![]() | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 0,95 | 1,0 |
![]() | 46,90 | 52,64 | 56,32 | 57,60 | 56,08 | 51,40 | 41,65 | 23,35 | 7,7 | - |
![]() | 29,18 | 33,32 | 37,30 | 40,78 | 43,92 | 46,68 | 48,35 | 47,0 | 41,2 | 20,14 |
![]() | 76,08 | 85,96 | 93,62 | 93,38 | 100,0 | 98,08 | 90,08 | 70,35 | 48,88 | - |
Продолжение таблицы 3.1
![]() | 35,0 | 35,0 | 35,0 | 35,0 | 38,9 | 44,3 | 47,9 | 50,0 | 48,1 | - |
По полученным значениям величин ,
,
,
и
на относительных радиусах 0,3; 0,5; 0,7; 0,8; 0,95 и 1, строится контур лопасти винта.
![]() |
Рисунок 3.1 – Построение спрямленного контура лопасти |
Проводится осевая линия лопасти и от нее на выбранных радиусах откладываются вправо величины , определяющие положение входящей кромки лопасти, относительно оси, а влево откладываются величины
, определяющие положение выходящей кромки лопасти, относительно оси.
Затем, используя лекало, соединяются полученные точки и получается спрямленный контур лопасти. От входящей кромки, на тех же радиусах, откладываются в сторону вертикальной оси величины , которые определяют положение линии наибольших толщин на спрямленном контуре лопасти.