Акваскипер — всё про новый водный велосипед

Как снизить волновое сопротивление?

Posted on 07.02.2013 in КАТЕРА, ЛОДКИ И МОТОРЫ | by

Выше говорилось о том, какую большую часть в общем балансе сопротивления воды движению катера и расходуемой мощ­ности двигателя составляет энергия, затрачиваемая на создание волн. Снизить эти затраты можно переводом судна в качественно новые ре­жимы движения: глиссирование, на подводных крыльях или воздуш­ной подушке. При таких режимах движения волновое сопротивление практически отсутствует: волны, появляющиеся вследствие действия поля гидродинамических давлений под днищем глиссера или судна на воздушной подушке, обычно невелики и мощность, затрачиваемая

62 6′


Как снизить волновое сопротивление?

* • 3 2 7г 2 Г/г ‘ Уг О

3 ZVz 2 Viz ‘ W

Рис. 5. Теоретический чертеж мелкосидящего

Корпуса (плашкоута) с санными обводами и кор­мовым гребным колесом: а — бак и полуширота; Б — корпус.

Длина наибольшая — 8,5 м; ширина — 2,7 м; высо­та борта — 0,82 м; осадка — 0.4 м; водоизмещение — 5,5 т.

На преодоление сопротивления давления, много меньше мощности, требуемой на преодоление сил трения и воздушного сопротивления. Однако для перевода судна в новый режим движения необходима доста­точно большая мощность двигателя, которую выбирают из расчета 1 л. с. на каждые 25—30 кг массы судна. При этом следует решить ряд сложных конструктивных проблем.

Главный резерв снижения волнового сопротивления водоизмеща — ющего судна заключается в уменьшении высоты и массы носовой волны, возникающей в зоне повышенного гидродинамического давления при встрече движущегося корпуса с невозмущенной еще массой воды. Высота этой волны и ее профиль зависят от распределения гидроди­намического давления вблизи форштевня и водоизмещения по длине корпуса, от остроты обводов носовой оконечности судна.

Сравним, например, волнообразование при движении буксира и рабочего катера одинакового водоизмещения. При движении бук­сира, имеющего полные носовые обводы, возникает очень крутая и высокая волна, носовой вал отходит от бортов наружу, а все судно оказывается как бы поставленным носом и кормой на два гребня— характерная картина для диапазона скоростей Fr = 0,5—0,7. Масса волны у форштевня рабочего катера, имеющего сильно заостренную носовую часть, заметно меньше, чем у форштевня буксира Можно уверенно сказать, что при равных мощностях двигателей такой катер позволяет развить большую скорость, чем буксир Таким образом, изменяя носовые обводы корпуса, конструктор может уменьшить затраты мощности на создание носовой волновой системы.

Высота носового буруна на катере с острым входом ватерлиний может быть уменьшена путем установки выше ватерлинии на бортах накладок-брызгоотбойников. Нужно определить участки бортов, смачиваемые на ходу водой, и закрепить на них накладки, как показано на рис. 6. Небольшой наклон брызгоотбойников (на рисунке угол а) нужен для того, чтобы при встрече с волной они не «втыкались» в воду и не «топили» нос Правильно расположенные накладки помогают катеру преодолеть встречную волну и отсекают воду, не давая ей подняться до палубы.

Волновое сопротивление может быть снижено в результате исполь­зования принципа интерференции — наложения двух последова­тельных волновых систем таким образом, чтобы они взаимно гасили друг друга. Одно из конструктивных решений этой задачи состоит в применении бульбовых обводов носовой оконечности судна

Бульб, представляющий собой хорошо обтекаемое тело, дви­жущееся под водой впереди форштевня судна, формирует свою соб­ственную волну. Поток воды, сбегающий с бульба, подходит к месту подъема гребня носовой волны с пониженным давлением (если бы не было корпуса судна, то здесь образовалась бы впадина на поверх­ности воды). Происходит наложение впадины волны от бульба на гре­бень волны от форштевня. В результате носовая волна «оседает», уменьшается также высота поперечных волн по всей длине судна (рис. 7). Проведенные исследования показали возможность снижения общего сопротивления судна в результате применения бульба до 18%, что дает прирост скорости при той же мощности двигателя до 4—5%. Правда, положительное влияние бульб оказывает в сравнительно узком диапазоне относительных скоростей — при Fr = 0,25—0,40.

На малых катерах носовой бульб не получил широкого распро­странения, так как абсолютные цифры прироста скорости и экономии

Как снизить волновое сопротивление?

Как снизить волновое сопротивление?

Рис. 6. Носовая волна на водоизмещающем катере до (а) и после (б) установки брызгоотбойников.

Как снизить волновое сопротивление?

Рис. 7. Влияние носового бульба на высоту поперечной

Волны,

/ •— профиль волны у корпуса без бульба; 2 — профиль волны, полученный с помощью бульба.

Как снизить волновое сопротивление?

Рис. 8. Схемадействия гидродинамического давления на глиссирующую

Пластину.

1 — поверхность воды; S — пластина; 3 — брызговая струя, отбрасываемая по ходу; 4 — эпюра гидродинамического давления; 5— точка С, в которой ско«

Рость потока равна 0, а давление имеет максимальную величину р = — ри";

Б в волновая впадина за пластиной; 7 — волновые стенки-валики впадины.

Уощности двигателя оказываются невелики и ""не оправдывают усло­жнения конструкции судна. Применение бульба целесообразно для парусных яхт длиной более 8 к и крупных моторных яхт длиной 20—30 м.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

TITLE

TITLE