Методические указания для подготовки к госэкзаменам по дисциплине "Теория и устройство судна", страница 8

R_рв- сопротивление разрушений волны;

R_тр    - наибольшая  из  трех   составляющих,   равная    65-80%    суммы

                         R_тр + R_волн  + R_ф

R_тр в эксплуатации существенно увеличивается за счет повышения шероховатости корпуса от коррозии,  вспучивания краски и  обрастания животными организмами и водорослями.

В целях уменьшения R_трпериодически (раз в год для пас­сажирских судов и раз в два года для ледоколов и судов активного ледового плавания) осуществляют плановые докования  с  полной очист­кой и окраской корпуса. Для судов, эксплуатирующихся в тропиках, систематически осуществляют междоковые очистки корпуса под водой.

В стадии натурного эксперимента находятся методы снижения сопротивления трения за счет подачи в пограничный слой раство­ров полимеров и применения "воздушной смазки".

Расчет R_трне требует проведения модельных испытании. Гипотеза Фруда об эквивалентной технически гладкой пластине по­зволила средствами теории  пограничного  слоя  установить  зависи­мость    x_пл =  f (l_gR_e)

Волновое сопротивление R_волн является следствием возникно­вения при движении судна носовой и кормовой систем волн, вклю­чающих каждая две группы волн:  расходящихся и поперечных.

Природа волнообразования - гравитационная. Выведенные из равновесия (за счет избытка гидродинамического давления в носу и в корме) частицы жидкости колеблются вследствие сил гравита­ции. Эти колебания воспринимаются как волновой профиль. Длина волн зависит от скорости судна:

Носовая система волн интерферирует  с  кормовой. Интерференция может быть благоприятной и неблагоприятной. Характер интерференции зависит от числа Фруда, т.е. от скорости хода и длины судна. Волновое сопротивление сдерживает рост ско­ростей морских судов. Это наглядно видно из графика           x_пл =  f (Fr)

       Системы и группы волн показаны на рисунке выше.На глубокой воде угол между лучами, соединяющими середины стругов расходящихся волн с диаметральной плоскостью, α= 18-20°. Угол между продолжением следа расходящихся волн  и  диаметральной  плоскостью   b=2 α .

Реальное уменьшение волнового сопротивления достигается двумя путями:

- путем непересечения ватерлиний свободной поверхности (суда на крыльях, суда на воздушной подушке, экранопланы, под­водные суда)

- применением бульбовых образований носовой оконечности, обеспе­чивающих более благоприятную интерференцию.

            Сопротивление формы R_фсоставляет часть сил  давления  вязкостной природы. Физичес­кая сущность его определяет­ся характером распределения давления по длине судна и физическими явлениями, про­исходящими в пограничном слое судна (см.рис.).

Вследствие потери кине­тической энергии частиц жидкости, движущихся из зоны понижения давления в зонуповышения давления, возника­ет противопоток частиц ивследствие этого вихреобразование. На создание вихревых систем затрачивается энергия, что определяет сопротивление формы.

         Воздушное сопротивление R_возд. При обтекании воздухом надводной части судна создается результирующая аэродинамическая сила сопротивления R_а

Аэродинамическая сила R_а при произвольном направлении скорости потока воздуха V_воздотносительно диаметральной плоскости судна,  определяемая углом   α  составляет с диаметральной  плоскостью угол b₁> α₁. R_воздявляется проекцией R_а  на направление скорости движения судна.

При попутном ветре R_возд совпадает с направлением движения судна. Проекция R_ана направление, перпендикулярное ско­рости движения судна, характеризует силу дрейфа R_дp.

Сила сопротивления воздуха     R_возд = R_аcosb₁ .

Вектор     V_возд - кажущийся ветер.

       Воздушное сопротивление

где С   - коэффициент воздушного сопротивления, определяемый путем продувки моделей подводной части корпуса в аэродинамической трубе. Для транспортных судов С = 0,7-1,2;

r_в- массовая плотность воздуха;

F_x -  площадь проекции надводной части судна на плоскость мидельшпангоута.

      Воздушное сопротивление максимально при встречном ветре, направленном в скулу под углом  α₁  = 25-30°.

16. Изменение ходкости судна при обрастании и коррозии. Влияние гидрометеорологических  факторов   на   скорость  судна.                                Причина  преднамеренного   снижения  скорости  судна

На наружную обшивку корпуса судна при его постройке и в процессе докования наносятся лакокрасочные покрытия. Шерохова­тость свежеокрашенной поверхности представляет собой технологи­ческую шероховатость. Эксплуатационная шероховатость обусловле­на коррозией корпуса и вследствие этого вспучиванием краски, обрастанием наружной обшивки ракушками (зоопланктоном) и водо­рослями (гидропфами). Во избежание этих явлений наружная повер­хность корпуса окрашивается                          3-4 слоями антикоррозионного и  3-я слоями  антиобрастающей   краски.

Технологическая шероховатость зависит от качества подготовки  корпуса и покраски, технологии нанесения покрытия, ка­чества самих красок. Эксплуатационная шероховатость зависит or качества антиобрастающего покрытия, соотношения стояночного и ходового времени, района плавания.

Технологическая шероховатость свежеокрашенного корпуса при правильной подготовке обшивки корпуса к покраске и качест­венном выполнении работ составляет  120 мкм.

Под качественной подготовкой понимается пескоструйная или дробеструйная обработка корпуса до чистого металла.

Отечественные краски  не удовлетворяют требованиям  эксплуатации. Наиболее качественной является английская самополирующаяся крас­ка SPC, используемая как антикоррозионная и противообрастающая. При плавании во льдах наиболее совершенной является антиабразивная краска финского производства "Инерта-160".

Шероховатость обшивки корпуса, обусловленная коррозией и разрушением краски, увеличивается в эксплуатации в зависимости от качества краски, возраста судна.

Для судна возрастом до 3-х лет шероховатость в среднем в год увеличивается от 5 до 30 мкм, для судов возрастом свыше 10 лет - до 70 мкм и более в год.