.
(6)
В (б) перед дріб'ю стоїть константа, коефіцієнт опору С залежить від коефіцієнту тертя між поверхнею корпусу судна та водою, форми корпусу та від швидкості судна, але не прямо, а через безрозмірні коефіцієнти. При цьому із зростанням швидкості С теж зростає. Таким чином, збільшення швидкості судна потребує зростання потужності двигуна більш ніж у кубічному ступені, ось чому за останні 100 років середня швидкість цивільних суден зросла мало, а потужність їх двигунів в 3–5 і більше разів.
Формула (6) вказує на такі можливі шляхи підвищення ходовості суден.
Зниження сил тертя води о корпус, для цього регулярно зчищають з поверхні корпусу обростання (черепашок та іншу флору і фауну); використовують особливі гладкі фарби.
Удосконалення форми корпусу, Так, старанно вибирають форму ватерліній шпангоутів, носа, корми, базуючись на даних модельних випробувань. Наприклад, помітний виграш в потужності двигунів для багатьох суден дає нос бульбової форми. Такі заходи зменшують значення С .
Удосконалення гребного гвинта, що веде до росту η.
Зменшення площі змочуваної поверхні корпусу судна – найбільш перспективний путь. Для цього підіймають судно з води за допомогою гідродинамічних, аеродинамічних та аеростатичних сил, так, глісери мають днище з плоскими поверхнями і підйомом до носу. На ходу днище виконує роль великого крила (чи двох крил), на якому виникає гідродинамічна підйомна сила. Вона виштовхує судно майже повністю з води.
Той же принцип використаний у суден на підводних крилах. Два і більше невеликих крила закріплені на вузьких стійках під днищем. Під час руху судна у воді залишаються тільки крила та частина стійок.
Судно на повітряній подушці має під днищем відкритий знизу об'єм, в який вдувається з невеликим тиском повітря, Цей тиск підіймає судно над водою. Рухаються такі судна здебільше за допомогою повітряного гвинта.
У екраноплана форма корпусу майже така, як у літака. Тиск повітря, що підтримує його над водою, утворюється при русі екраноплана над самою поверхньою води.
Хитавицею судна називаються його коливання на воді відносно положення рівноваги.
За напрямком коливань хитавиця буває бортова, кільова і вертикальна. У разі бортової хитавиці коливання здійснюються відносно поздовжньої осі, що проходить через центр мас судна; у разі кільової хитавиці – відносно поперечної осі, яка проходить через ту ж точку; у разі вертикальної хитавиці судно коливається відносно ватерлінії, яка відповідає статичній рівновазі.
Судно може коливатися на тихій і на схвильованій воді. Характеристики хитавиці на схвильованій воді суттєво залежать від параметрів його хитавиці на тихій воді.
Хитавиця негативно впливає на хід судна – зменшується його швидкість, що приводить до погіршення його економічних показників, погіршується керованість і спричиняється заливаність палуби водою, що погіршує морехідність судна і сприяє небезпечному обледенінню палуби і палубних споруд взимку; хитавиця порушує нормальні режими роботи механізмів і приладів, викликає так звану морську хворобу.
Метою вивчення хитавиці є попередньо визначити характеристики хитавиці і прийняти заходи з її зменшення до безпечних меж.
Основоположником теорії кільової хитавиці є академік О.М. Крилов. Його теорія, створена в кінці XIX століття, в середині наступного століття отримала значний розвиток у працях вітчизняних і зарубіжних вчених. Найбільш суттєвий внесок у розвиток цієї теорії зробив М.Д. Хаскінд. Сучасна методика розрахунку кільової і вертикальної хитавиці, основана на роботах М.Д. Хаскінда, розроблена Ю.В. Ремезом і Ю.О. Нецвєтаєвим.
Розрізняють наступні характеристики хитавиці. Амплітуда хитавиці – це величина найбільшого відхилення судна від положення рівноваги. У разі бортової хитавиці амплітуда – це найбільший кут відхилення діаметральної площини від вертикалі (найбільший кут крену), при кільовій – найбільший кут відхилення плоскості міделя від вертикалі найбільший кут диференту), а у разі вертикальної хитавиці – різниці осадок у положенні рівноваги і в крайньому верхньому або нижньому положенні.
Розмахом хитавиці називається подвоєна амплітуда хитавиці. Повне коливання – це сума двох розмахів, що слідують один за одним. Так, у разі бортової хитавиці повним коливанням буде коливання з одного борту на інший.
Періодом хитавиці Т називається час (у секундах), за який судно робить одне повне коливання.
Частота хитавиці ω – це число повних коливань судна, які робить судно за час 2π сек., тобто
ω = 2π/Т.
Однією з найважливіших задач, які вирішуються в процесі проектування судна, є забезпечення міцності судна на хвилюванні. Для прикладу розглянемо випадок, коли судно розташовується врозріз хвилі і довжина хвилі рівна довжині судна. У момент часу, коли мідель знаходиться на вершині хвилі, судно можна уявити як балку, що якби лежить на одній опорі, розташованій посередині її довжини. У момент, коли мідель опиняється на підошві хвилі, судно можна уподібнити балці, що лежить на двох опорах, які розташовуються в районі кінцевостей. Чергування цих положень викликає згин судна, і в поздовжніх в'язях корпусу чергуються напруження розтягування і стискування.
У разі кільової хитавиці на поздовжні в'язі корпусу додатково діють інерційні сили, що викликають збільшення напружень. Кільова хитавиця на хвилюванні часто призводить до заливання палуби водою, яка є додатковим навантаженням на палубу і повинна бути врахована у розрахунках міцності судна. Заливання палуби водою можна зменшити різноманітними конструктивними заходами: передбачити належний розвал шпангоутів у верхній частині, , придати палубі сідлуватість, розмістити надбудови в кінцевостях і т.п.
Для зменшення хитавиці судна обладнують спеціальними пристроями – заспокоювачами хитавиці. Останніми роками досягнуто значного прогресу у розробці ефективних заспокоювачів бортової хитавиці, але заспокоювачі, що використовуються зараз, не можуть зменшити кільову і вертикальну хитавицю.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.