Дополнительное сопротивление движению судна
При плавании в ветреную погоду суда испытывают дополнительное сопротивление от воздействия ветра и волн. Воздушное или аэродинамическое сопротивление — это проекция равнодействующей сил давления ветра, воздействующих на диаметральную плоскость судна (рис. 1.4). Равнодействующая сил давления ветра в общем случае не совпадает с направлением кажущегося ветра. Поперечная составляющая силы давления вызывает дрейф судна и является косвенной причиной увеличения сопротивления движению из-за необходимости дополнительной перекладки руля для удержания судна на заданном курсе. Наибольшего значения воздушное сопротивление достигает при курсовых углах ветра 30—40°, при этом оно на 30—40% больше лобового сопротивления. При попутном ветре скорость судна должна увеличиться. Однако в действительности в штормовую погоду из-за дрейфа судна, рыскания и увеличения волнения этого не происходит. Приблизительную величину воздушного сопротивления Ry при ветре, дующем впереди траверза, рассчитывают по формуле (тс)
(1.2)
где S— площадь проекции надводной части судна на плоскость мидель-шпангоута, м2;
v— скорость судна, м/с;
w— скорость ветра, м/с.
Сопротивление движению от волнения возрастает вследствие качки судна и ударов волн в корпус. Наибольшее влияние на такое сопротивление оказывает килевая качка (причем максимум сопротивления наблюдается в резонансной области), а также длина судна. Максимальное влияние волнения наблюдается при отношениях 
, равных примерно 0,8—1,2.
|
|
|
В судовождении дополнительное сопротивление от волнения Rволн, так же как и воздушное сопротивление, приходится учитывать при буксировках, для чего можно воспользоваться формулой
, (1.3)
где hб — волнение, баллы;
L —длина судна, м;
T- осадка судна, м;
В — ширина судна, м;
—коэффициент полноты водоизмещения;
v — скорость судна, уз.
Мощность силовой установки. Тяга винта
Чтобы судно двигалось с определенной скоростью, к нему надо приложить движущую силу, преодолевающую сопротивление воды. Мощность, необходимая для преодоления силы сопротивления, равняется работе этой силы в единицу времени, т. е.
EPS=Rv
где R — сила сопротивления;
v — скорость судна.
Данная формула определяет полезную мощность. Силу R можно измерить динамометром при буксировке судна со снятым винтом. Поэтому полезную мощность называют еще буксировочной. Однако сила сопротивления преодолевается тягой винта, который, как и всякий механизм, часть энергии тратит непроизводительно. Работающий винт вступает в гидромеханическое взаимодействие с корпусом судна, что приводит к потере энергии, т. е. работающий винт увеличивает скорость обтекания кормовой оконечности, вызывая понижение давления. Это приводит к появлению дополнительной силы — силы засасывания, действующей в сторону, противоположную перемещению судна. Действие силы засасывания равносильно увеличению сопротивления судна. Следовательно, мощность, затрачиваемая на вращение винта (потребляемая мощность), должна быть больше полезной мощности. Отношение полезной мощности к потребляемой называют пропульсивным коэффициентом комплекса корпус—движитель:
|
|
|
где М — момент сопротивления вращению винта;
w— частота вращения- винта.
Пропульсивный коэффициент η характеризует потребность судна в энергии, необходимой для поддержания заданной скорости движения. Мощность на валу двигателя называют эффективной мощностью Ne. В отличие от потребляемой эффективная мощность включает потери энергии в валопроводе и редукторе, учитываемые КПД ηв, ηр ,т.е.
Данную формулу можно использовать для ориентировочной оценки тяги винта Рп.хв режиме полного эксплуатационного хода. Действительно, приняв среднее значение η =0,75, а η η =0,95, получим (тс):
|
|
|
(1.4)
Максимальная тяга винта развивается в швартовном режиме. У транспортных судов она примерно на 10% больше тяги винта в режиме полного хода. Следовательно, тягу винта Рш в швартовном режиме можно вычислить по формуле
(1.5)
Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 440; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!