§ 10.1. Informații generale
Abilitatea unei nave de a se deplasa la o anumită viteză sub acțiunea forței motrice aplicată de elice sau cu forța exterioară se numește propulsie.
Fluidul este furnizat de către stația electrică și propulsorul navei, creând forța de tracțiune, care este transmisă corpului și depășește rezistența la mișcarea navei.
Propulsia navală - un dispozitiv care transformă motorul (sau sursa de energie naturală) într-un vehicul.
La proiectarea unei nave, aceștia încearcă să obțină o viteză dată cu cea mai mică cheltuială de putere a motorului datorită alegerii caracteristicilor optime ale corpului și a propulsorului.
Din punctul de vedere al propulsiei, interesul principal este mișcarea rectilinie a navei cu o viteză constantă v. Pentru a asigura această mișcare, forța propulsorului Re trebuie
să fie egal în mărime și opus în direcția forței rezistenței de remorcare la mișcarea vasului:
Puterea utilă dezvoltată de propulsor se numește puterea de remorcare Nb (EPS), este folosită pentru a depăși rezistența R:
Puterea care trebuie furnizată de la motor la elicei navei pentru a genera forța necesară este numită puterea sau puterea brută a arborelui elicei Np:
unde ηδ este coeficientul de propulsie al propulsorului. care este util proizvedeniyukoeffitsienta deystviyadvizhitelya - (. §11.7.4) ηk ηr nakoeffitsient corp impact, în funcție de conturul formei alimenta disponibilitatea elice și un număr de alți factori. Pentru navele moderne: ηр = 0,50
Puterea produsă de motorul principal este determinată de formula Nu:
unde ην - coeficientul de eficiență al axului (0,95
ηп - eficiența transmisiei (reductor, cuplaj de lichid etc.), ηπ = 0,94
η este coeficientul de propulsie al navei.
Cu cât sunt mai bune calitățile propulsive ale unei nave, cu atât mai puțină putere a motorului necesară pentru a asigura o viteză dată, cu atât este mai perfectă barca din punctul de vedere al propulsiei.
Pentru o evaluare aproximativă a puterii motorului necesară pentru a furniza o viteză dată, se poate utiliza formula coeficienților de admiralitate:
unde Δ - deplasarea (masa) navei; v - viteza navei (noduri);
Ce este coeficientul admiralității.
Valoarea lui Ce se determină din valorile cunoscute ale Ne și se apropie de același tip de nave. De obicei, în vasele de pescuit marin Ce = 350
§ 10.2. Constituenții rezistenței la mișcarea navelor
Nava mișcătoare pune în mișcare masele apei din jur și suferă o reacție din partea apei sub forma forțelor hidrodinamice care acționează pe suprafața umedă a cochiliei. Aceste forțe pot fi reduse la forța Fg. aplicat la centrul de greutate al navei (la punctul G) sau la orice alt centru de reducere și la o pereche de forțe cu cuplu de Mgd. egală cu momentul principal al forțelor hidrodinamice față de CT (Fig.89).
Componenta Fx a forței hidrodinamice Fg, îndreptată opus vitezei de mișcare a CT a vasului, se numește rezistența la apă a mișcării vasului. Componenta Fz. direcționată de-a lungul normalei la viteza v, se numește forța de ridicare și, cu mișcarea orizontală a vasului, poate fi considerată o forță de susținere hidrodinamică. Pentru navele de deplasare, magnitudinea lor este foarte mică.
P
și momentele în care se mișcă nava
Rezistența la apă depinde de viteza navei, forma, dimensiunile și starea suprafeței exterioare a carcasei, pe numărul, forma și amplasarea pe acestea proeminențe și adâncituri, precum factorii operaționale (durata navigației navei după construcție și de andocare, în prezența valurilor mării, canalul limitat și și colab.)
Calculele de rezistență la apă se efectuează pentru o mișcare uniformă rectilinie a vasului la o sarcină de proiectare pe o adâncime adâncă a apei, se presupune că vasul are un corp nou, proaspăt vopsit. În calcule, se presupune că nava se mișcă cu zero unghiuri de atac și drift, adică orizontal, fără a se deplasa și
când vectorul vitezei coincide cu DP. Prezența de unghiuri de atac și drift în interiorul
Schimbarea rezistenței la apă în funcție de deplasarea navei, starea navei și condițiile de navigație exterioare, dacă este necesar, sunt luate în considerare suplimentar (§ 10.8).
În studiul și calcularea definiției, rezistența la apă este împărțită condiționat în componente care se presupune că sunt independente una de alta (Figura 90). Cu această separare, componentele de rezistență sunt legate de direcțiile componentelor forțelor hidrodinamice de suprafață (tangențială și normală) și de proprietățile fizice de bază ale apei (vâscozitate și greutate). În concordanță cu aceasta, forța de rezistență la apă față de mișcarea vasului:
g
Rd este rezistența la presiune (Rd =
Fig. 90. Forțele hidrodinamice care acționează asupra elementului
platforma suprafeței submerse (umedă) a navei dΩ
Forța de frecare Rm se datorează forțelor tangențiale, care depind de proprietățile de viscozitate, adică din numărul Reynolds. Forțele de presiune constau din două componente. Una dintre ele - forța vâscoasă, în funcție de numărul lui Reynolds, se numește rezistența formei Rf. O altă componentă a forței de presiune, în funcție de forțele de gravitație, adică de la numărul Froude, se numește rezistența de undă Rb.
Determinarea teoretic a tuturor componentelor rezistenței la apă față de mișcarea navei prezintă mari dificultăți, în principal din cauza complexității corpurilor cocilor. Prin urmare, este folosită pe scară largă o evaluare experimentală a rezistenței bazate pe rezultatele studiilor modelelor navale. Când se reamintește rezultatele testelor de model pe un vas de scară largă, se folosește ipoteza lui Froude, care sugerează împărțirea rezistenței la apă cu rezistența la frecare
Rm este rezistența suficientă R0. și anume
După cum se poate observa, rezistența reziduală în această abordare este suma rezis- tenței formei și rezistenței la undă, adică suma forțelor de natură diferită. Cu toate acestea, metoda lui Froude de separare și recalculare a rezistenței a devenit larg răspândită în munca experimentală și în practica computațională, datorită simplității și acurateței acceptabile a rezultatelor finale.
Partea subacvatice a corpului are porțiuni proeminente (keels santină cârmei lonjeroane, console lag a mea, sonar), care asigură o rezistență suplimentară la părți proeminente Rvch.
Mișcarea navei are loc nu numai în apă, ci și în aer. Prin urmare, pentru aceasta, impedanța include și tragerea aeriană (aerodinamică) R a suprafeței vasului, care este inerent vâscoasă. Cu toate acestea, atunci când nava se află în dolyaRvozd vreme calma nu este foarte mare în comparație cu rezistența la apă, și nu poate fi luată în considerare (acest lucru se datorează în primul rând faptului că densitatea aerului este de aproximativ 800 de ori mai mică decât densitatea apei). În prezența vântului de putere suficientă, rolul RV crește puternic și trebuie luat în considerare (§10.6).
Astfel, în forma extinsă, rezistența de remorcare (rezistența totală) a vasului poate fi reprezentată ca următoarea sumă a componentelor sale individuale:
Proporția diferitelor componente ale impedanței depinde de viteza relativă a vasului. care este exprimată de numărul Froude F r = v /
În vasele cu mișcare lentă, cea mai mare parte a rezistenței totale (aproximativ 80%) este rezistența la frecare (figura 91). În vasele de viteză medie și de mare viteză, dimpotrivă, cota rezistenței reziduale (forma și rezistența la unde) care a atins
gaet 50
reducerea rezistenței la tracțiune și a valurilor.
În conformitate cu formula generală pentru forțele hidrodinamice (§ 2.4), rezistența apei la mișcarea navei poate fi reprezentată:
unde ζ este coeficientul de impedanță fără dimensiuni;
ζm - coeficientul de rezistență la frecare;
ζφ este coeficientul drag al formei;
ζв - coeficient de rezistență la unde;
ζВч - coeficientul de rezistență al părților proeminente;
ρ este densitatea apei;
Ω
Fiecare viteză corespunde unei anumite valori a coeficientului de rezistență. Principala sarcină în calcularea rezistenței la apă a mișcării navei este de a determina componentele principale ale coeficientului de greutate ζ, deoarece caracteristicile geometrice ale navei și viteza sunt specificate în astfel de calcule.
Zona Ω a suprafeței umede a navei "goale" a navei este uneori prezentată pe curbele din figura 9. Dependența componentelor
elemente de rezistență teoretică de la numărul Froude
desen (КЭТЧ) în funcție
de la proiectul navei.
Dacă există un desen teoretic, zona Ω pentru un proiect dat al navei poate fi calculată prin metoda trapezoidală:
unde li - semiperimetre de shpagutov teoretic scufundat, n - număr de cadre, L - lungimea vasului.
În absența unor astfel de date, se utilizează dependențe aproximative. Pentru navele de pescuit utilizați formulele Mumford cu coeficienții SP Muragin:
și VA Semeki: Ω = Ld (1,97 + 1,37 (S-0,274)
La determinarea zonei pentru corpul navei cu părțile proeminente în zona suprafeței umede a corpului gol, calculată prin formulele de mai sus, este necesar să se adauge suprafața suprafeței umede a tuturor părților proeminente. Pentru navele de pescuit, suprataxa pe zona părților proeminente este de 3
