Волновое сопротивление. При движении судна на поверхности воды возникают волны, которые являются причиной появления волнового сопротивления

При движении судна на поверхности воды возникают волны, которые являются причиной появления волнового сопротивления. Возникновение волн обусловлено в основном весомостью воды и мало зависит от ее вязкости. Из рассмотрения характера распределения гидродинамических давлений по длине корпуса при движении судна (рис.94) видно, что давление в оконечностях выше, чем давление в невозмущенной области, а в средней части - ниже. Это является при-

Рис.94. Схема образования Рис.95. Схема расходящихся

судовых волн и поперечных волн

Каждая из этих групп разделяется в свою очередь на две системы волн - расходящихся (с короткими гребнями) и поперечных (рис.95). Гребни расходящихся волн носовой и кормовой групп располагаются по обоим бортам судна в эшелонном порядке, и если соединить их середины, то получаются практически прямые линии, направленные под углом α = 18 20⁰ к ДП судна. Каждый гребень расходящихся волн составляет с ДП угол β = 2α. Поперечные волны располагаются между расходящимися волнами по нормали к ДП судна. Носовая поперечная волна возникает несколько позади форштевня и начинается с вершины. Кормовая поперечная волна возникает в районе кормовой оконечности судна и начинается с впадины (рис.22). Длина гребня каждой последующей поперечной волны больше, чем предыдущей, а высоты волн соответственно уменьшаются. Носовая группа волн обладает большей интенсивностью - уровень воды в носовой оконечности судна поднимается на большую высоту и этот подъем распределяется на большей площади, чем в кормовой оконечности. При относительной скорости судна Fr < 0,15 практически наблюдаются только расходящиеся волны. С увеличением скорости судна интенсивность поперечных волн возрастает, а расходящиеся

волны становятся малозаметными. Длина поперечной волны (расстояние между соседними гребнями) зависит от скорости судна и определяется по формуле:

λ = 0,64v²,

где v - скорость судна, м/с.

Из данной формулы видно, что с изменением скорости судна меняется длина волны. Поэтому может оказаться, что при некоторых скоростях судна может получиться совпадение фаз, когда гребни носовых волн накладываются на гребни кормовых, в результате чего за кормой судна образуется волны увеличенной высоты (неблагоприятная интерференция). При других скоростях происходит частичное гашение носовыми поперечными волнами кормовых волн (благоприятная интерференция), что приводит к уменьшению волнового сопротивления. Благоприятным в отношении волнового сопротивления скоростям соответствуют впадины на кривой (рис.96) ζ_в (Fr). Для достижения благоприятной интерференции волн на скорости полного хода на некоторых судах сужают носовые обводы в районе ватерлинии с одновременным вытягиванием вперед в виде бульба погруженной части оконечности.

Волновое сопротивление определяется по формуле

R_в = 0,5 ζ_в ρv²Ω,

где ζ_в - коэффициент волнового сопротивления.

Теоретическое определение коэффициента волнового сопротивления ζ_в связано с трудоемкими и сложными вычислениями, поэтому чаще используют экспериментальный метод. В результате модельных испытаний проводимых в опытовом бассейне определяется коэффициент ζ_в обычно в совокупности с коэффициентом сопротивления формы ζ_ф. Коэффициент волнового сопротивления (рис.96) зависит от числа Фруда Fr = v / . Как следует из графика ζ_в = ζ_в (Fr), при Fr = 0,35 0,50волновое сопротивление R_в наибольшее и является одной из главных составляющих полного сопротивления судна (40 60%). При уменьшении числа Фруда, R_в уменьшается и при Fr < 0,15 практически отсутствует. Рис.96. Зависимость ζ_в от Fr

Поиск по сайту: