Акваскипер — всё про новый водный велосипед

Зависимость волнообразования от числа Фруда

Posted on 07.02.2013 in КАТЕРА, ЛОДКИ И МОТОРЫ | by

В расчетах ходкости судов используется известный закон подобия: у двух судов, имеющих различную длину, но одинаковый характер обводов и движущихся с одинаковой относительной скоро­стью, картина волнообразования у корпуса идентична, а волновое сопротивление в режиме’водоизмещающего плавания прямо пропор­ционально кубу длины судна по ватерлинии. Количественная оценка сопротивления воды движению катера в значительной степени зависит от обводов судна, его ходового дифферента. Можно даже определить диапазоны относительной скорости судна, на которых его сопротивление, а следовательно, и необходимая для движения мощность двигателя зависят от тех или иных параметров формы корпуса.

Движение малого судна длиной 5—10 м со скоростью 2,5—3 км/ч характеризуется числом Фруда, равным 0,1—0,15. При этом на поверх­ности воды волны практически не заметно, а вся энергия двигателя, гребца или паруса тратится на преодоление сил трения обшивки кор­пуса о воду. Обводы корпуса на сопротивление не оказывают влияния — требуются равные усилия для того, чтобы привести в движение плот или легкую лодку, если они имеют одинаковые размеры и смоченную поверхность.

При повышении скорости до Fr = 0,25 корпус создает мелкую невысокую поперечную волну длиной примерно 0,65 длины катера. Отклонения появляются, если носовая часть или корма слишком полные — имеют большой объем. В первом случае перед форштевнем появляется крутая подпорная вйлна, во втором — вследствие силь­ного разрежения давления видна впадина ниже уровня спокойной воды. Для того чтобы подобных явлений не возникало, ватерлиниям катера придают плавную заостренную в носу и корме форму (рис. 3).

При скорости Fr = 0,35 вторая вершина поперечной волны пере­мещается ближе к корме и приподнимает ее. Вследствие этого катер приобретает небольшой дифферент на нос. Для того чтобы снизить этот эффект, целесообразны обводы кормы вельботного или крейсерс­кого типа с малой плавучестью—с острыми ватерлиниями. Если корма имеет транец, то желательно, чтобы он не погружался в воду, ватер­линия в корме была достаточно острой, а днище у транца килеватым.

Чем большую скорость развивает судно, тем выше и длиннее образуемые его корпусом волны. При Fr = 0,40 длина носовой по­перечной волны становится равной длине корпуса. Судно идет на двух

Зависимость волнообразования от числа Фруда

Рис. 3. Схема образования поперечных волн в зависимости от относительной скорости лодки (числа Фруда).

Справа показаны оптимальные обводы корпусов малых судов для Данной скорости.

Соседних гребнях одной поперечной волны, но в корме гребень носовой волны в известной мере гасится пониженным давлением в области по­дошвы кормовой волны. Катер при этом получает легкий дифферент на корму.

При скорости Fr = 0,5 наступает момент неблагоприятной интер­ференции носовой и кормовой систем волн. В этом случае по длине судна располагается одна мощная полуволна, а гребень носовой волны скла­дывается с гребнем кормовой. За кормой катера образуется огромная волна, на поддержание которой затрачивается большая энергия. Диф­ферент на корму увеличивается, поэтому при оптимальном проекте корпуса корма должна быть достаточно полной и широкой, с погружен­ным в воду транцем. При скорости, близкой к рассматриваемой, катер испытывает максимум волнового сопротивления.

При скорости Fr = 0,6 длина поперечной волны в два раза пре­вышает длину корпуса судна, а носовой гребень перемещается дальше в корму от форштевня катера. Если катер сравнительно легкий (L/Dt*> 5), то потоки воды отрываются от транца. Более тяжелые катера «тянут» за собой крутую волну, которая вздымается сразу за транцем. Целесообразно применить широкое плоское днище в корме с транцем, погруженным в воду примерно на V3 максимальной осадки корпуса. Носовые обводы желательно делать более острыми.

При скоростях Fr = 0,8—1 гребень носовой волны перемещается в кормовую часть судна. Если днище здесь плоское, с пологими, почти горизонтальными, линиями батоксов, а осадка на транце составляет более половины максимальной осадки корпуса, то благодаря действу­ющей на днище гидродинамической подъемной силе катер начинает всплывать, увеличение высоты волны прекращается и судно переходит в режим глиссирования. Посмотрев на корму правильно спроектиро­ванного для такой скорости катера, можно увидеть, как две струи воды, срывающиеся с бортов у транца, смыкаются далеко за кормой. Но для достижения эффекта глиссирования необходимо, чтобы катер имел достаточно высокую энерговооруженность — не менее 30 л. с. на каждую тонну полной массы судна и специальную форму корпуса.

Добавить комментарий

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

TITLE

TITLE