Главная страница Контакты Карта сайта Поиск по сайту:
Barque.ru
 
  • Судостроение
  • Моторы
  • Проекты
  • Спорт
  • Консультации
  • Кругозор
  • Истории
  • Главная / Судостроение / Технологии / 1974 год / Исследование сопротивления глиссирующих корпусов
    Краткое оглавление
    Влияние формы обводов Влияние изменения коэффициента статической нагрузки Влияние положения центра тяжести Влияние относительной длины Влияние килеватости днища на миделе Влияние сужения кормовой оконечности


    Подкатегории раздела
    Парусные суда Моторные суда Технологии Экранопланы


    Поделитесь информацией


    Похожие статьи
    Исследование гидродинамических характеристик глиссирующих катамаранов
    Элементы обводов глиссирующих судов и их значение
    Выбор типа обводов, определение сопротивления, мощности и скорости
    Постройка корпусов малых судов из стеклопластика
    Сравнение корпусов яхт «Звездного класса»
    Мази для полировки корпусов гребных спортивных судов
    Конструирование корпусов гоночных катамаранов
    Появление глиссирующих судов празднует 100 летний юбилей
    Детали деревянных корпусов лодок
    Расчет сопротивления спортивных мотолодок
    О гидродинамике многокорпусных глиссирующих судов
    Расчетный метод сопротивления остроскулых катеров
    Конструкции корпусов лодок из стеклопластика
    Конструктивные узлы деревянных корпусов катера или мотолодки


    Исследование сопротивления глиссирующих корпусов

    Год: 1974. Номер журнала «Катера и Яхты»: 48 (Все статьи)
              0


    Для получения систематических данных по сопротивлению глиссирующих лодок и катеров в 1971 г. в опытовом бассейне ЦНИИ имени академика А. Н. Крылова была испытана серия из 25 моделей малых прогулочных судов (серия МБК), разбитых на четыре группы (см. таблицу).


    Первую группу А составили 9 моделей, имеющих одинаковые главные размерения, но различные обводы (рис. 1—8); самую многочисленную группу Б — модели с наиболее распространенными остроскулыми образованиями; группу В — три модели с поперечными реданами и четвертую группу Г — две модели с круглоскулыми обводами.

    Информация об изображенииРис. 1. Остроскулые изогнуто-килеватые обводы
    Рис. 1. Остроскулые изогнуто-килеватые обводы
     
    Информация об изображенииРис. 2. Круглоскулые плоскодонные обводы с развитыми брызгоотбойниками
    Рис. 2. Круглоскулые плоскодонные обводы с развитыми брызгоотбойниками
     
    Информация об изображенииРис. 3. Комбинированные обводы с острой скулой
    Рис. 3. Комбинированные обводы с острой скулой
     
    Информация об изображенииРис. 4. Остроскулые обводы с поперечным реданом
    Рис. 4. Остроскулые обводы с поперечным реданом
     
    Информация об изображенииРис. 5. «Морские сани»
    Рис. 5. «Морские сани»
     
    Информация об изображенииРис. 6. Повышенная килеватость
    Рис. 6. Повышенная килеватость
     
    Информация об изображенииРис. 7. Упрощенные развертывающиеся на плоскость остроскулые обводы
    Рис. 7. Упрощенные развертывающиеся на плоскость остроскулые обводы
     
    Информация об изображенииРис. 8. «Тримаранные» обводы
    Рис. 8. «Тримаранные» обводы
     

    При проведении испытаний варьировались:

    — коэффициент статической нагрузки (для всех моделей)


    для изменения этого параметра при постоянной ширине модели варьировалась нагрузка Δ = 43,4; 69,0; 97 кг;


    — относительная центровка ̅xg = 0,35; 0,40 и 0,45 (для всех моделей);

    — относительная длина Lск/Вм = 2,5÷3,75 (только для моделей группы Б); изменялась только длина по скуле при неизменных сечениях по шпангоутам;

    — угол внешней килеватости днища на миделе βм = 7°÷18° (группа Б), на редане βр = 8°÷15° (группа В) и на транце βтр = 5°÷12,5° (группа Б); отметим, что во всех случаях изменения килеватости днища на миделе и редане форма скулы в плане и угол килеватости на транце сохранялись постоянными; и наоборот — при изменении килеватости днища на транце сохранялись килеватость в средней части корпуса и форма скулы в плане;

    — сужение кормовой оконечности Втр/Вм = 0,65÷0,95 (группа Б), обеспечиваемое изменением ширины транца.

    Модели испытывались в диапазоне относительных скоростей FrΔ = 0,5÷6,0.

    Определялись сопротивление воды движению (R, кг), угол ходового дифферента (ψ, град), всплытие центра тяжести модели (H, мм) и смоченная длина (lсм, м).

    Результаты испытаний были представлены в безразмерной форме в виде следующих зависимостей (для каждой модели серии):

    — обратного качества


    — угла ходового дифферента


    — относительной смоченной длины



    Эти зависимости и послужили основой для анализа влияния основных параметров и обводов моделей на их гидродинамические характеристики при движении на гладкой воде, т. е. при полном отсутствии волнения.

    Влияние формы обводов


    Информация об изображенииРис. 9.
    Рис. 9.
     
    Информация об изображенииРис. 10.
    Рис. 10.
     
    Информация об изображенииРис. 11.
    Рис. 11.
     
    Информация об изображенииРис. 12.
    Рис. 12.
     
    Информация об изображенииРис. 13.
    Рис. 13.
     

    На рис. 9—13 представлены зависимости обратного качества моделей МБК-1, МБК-3, МБК-4, МБК-5, МБК-8 и МБК-9 от числа Фруда при различных значениях СΔ и ̅xg. Рассмотрение этих зависимостей показывает, что в переходном режиме движения (FrΔ = 1,0÷3,0) при ̅xg = 0,40 и малых значениях коэффициента статической нагрузки предпочтительны обводы остроскулые, комбинированные (МБК-3) и упрощенные (МБК-8). Корпуса с поперечными реданами и типа «тримаран» (МБК-9) в указанном диапазоне скоростей имеют существенно большее сопротивление из-за больших углов ходового дифферента (как известно, в переходном режиме остаточное сопротивление пропорционально углу дифферента).

    В режиме чистого глиссирования (FrΔ > 3.0) оптимальными с точки зрения сопротивления становятся обводы типа «тримаран» и реданные. Так, при СΔ = 0,158; ̅xg = 0,40 и FrΔ = 5,0 сопротивление тримарана, по сравнению с традиционными остроскулыми безреданными обводами, меньше примерно на 25%, а реданного корпуса — на 20%. Однако следует отметить, что с увеличением нагрузки граница рационального использования реданных и тримаранных обводов сдвигается в сторону еще больших скоростей. При этом разница в величине ε по сравнению с остроскулым безреданным корпусом существенно уменьшается (для тримарана при FrΔ = 5,0 и СΔ = 0,251 она составляет около 10%, а при СΔ = 0,352 всего лишь около 5%). Кроме того, надо иметь в виду, что тримаран при больших значениях СΔ значительно раньше теряет продольную устойчивость движения.


    При малых скоростях хода более выгодны комбинированные обводы, чем остроскулые. В режиме чистого глиссирования при малых и средних значениях СΔ (0,158 и 0,251) при средней и особенно носовой центровке модель с комбинированными обводами имеет большее сопротивление; при увеличении нагрузки и смещении центра тяжести в корму комбинированные обводы дают незначительный выигрыш в сопротивлении благодаря более выгодной посадке.

    Представляет интерес сопоставление данных по сопротивлению моделей с упрощенными, развертывающимися на плоскость и с обычными изо-гнуто-килеватыми обводами. Оказалось, что в переходном режиме (FrΔ < 3,0) сопротивление моделей обоих типов практически одинаково, а в режиме чистого глиссирования во всем испытанном диапазоне значений СΔ и ̅xg предпочтительны упрощенные обводы с прямолинейными очертаниями днищевых шпангоутов в корме (естественно, их применение обеспечивает и значительные технологические преимущества, особенно при самостоятельной постройке корпусов с фанерной обшивкой).

    При режимах движения, характеризуемых малыми значениями числа Фруда (FrΔ < 2,5), модель МБК-5 с обводами типа «морские сани» имела наименьшее сопротивление из всех моделей группы А. В диапазоне FrΔ = 2,5÷3,5 сопротивление «саней» стало близким к сопротивлению остальных моделей, а при более высоких значениях числа Фруда практически совпало с сопротивлением моделей, имевших реданные образования и обводы типа «тримаран».

    Высокие ходовые качества модели «саней», очевидно, объясняются их оптимальной посадкой, существенно меньшим брызгообразованием (при движении на тихой воде), а также, вероятно, наличием воздушной прослойки в центральной части под сводом днища.

    В группу А была введена модель МБК-2, имевшая круглоскулые обводы с малым углом внешней килеватости (около 5°) и развитым брызгоотражающим брусом по скуле. Сопротивление этой модели даже на высоких скоростях хода оказалось ниже, чем других, имевших обводы, казалось бы, более эффективные с точки зрения получения максимальной величины гидродинамического качества. Это можно объяснить тем, что днище в кормовой оконечности МБК-2 практически плоское, а скуловые брызгоотбойники выбранных размеров эффективно отбрасывают брызговые струи в сторону и назад, не позволяя воде замывать борта.


    Сопоставление сопротивлений модели МБК-6 с повышенной килеватостью днища, постоянной на большей части длины лодки (βм = βтр = 21°), и тремя продольными реданами и моделей с меньшими значениями угла килеватости (например, МБК-1 с βм = 12,5°) показывает, что при скоростях FrΔ ≤ 4,5 использование обводов «глубокое V» нерационально. При более высоких скоростях подобные корпуса имеют уже некоторое преимущество по сравнению с обычными малокилеватыми. Если сопоставить результаты испытаний моделей МБК-16 («закрученное» днище с углами килеватости βм = 18°; βтр = 5°) и МБК-6, то, например, при СΔ = 0,158, ̅xg = 0,40 и FrΔ = 5,5, сопротивление модели с обводами «глубокое V» оказывается на 20% ниже. Это позволяет сделать вывод о том, что обводы «глубокое V» — моногедрон с продольными реданами могут обеспечивать более высокие ходовые качества, чем обводы с резко уменьшающейся к корме килеватостью днища.

    Влияние изменения коэффициента статической нагрузки


    Информация об изображенииРис. 14.
    Рис. 14.
     
    О степени влияния коэффициента СΔ на сопротивление можно судить по графикам, представленным на рис. 14.

    В переходном режиме движения существенное влияние оказывает относительное удлинение L/Δ⅓, поэтому с ростом коэффициента статической нагрузки (т. е. водоизмещения при постоянной ширине днища) сопротивление также возрастает.

    Как показывают результаты испытаний, смоченная длина на режиме глиссирования при изменении СΔ изменяется незначительно; таким образом, сопротивление трения оказывается обратно пропорциональным величине 3√СΔ. Следовательно, с уменьшением СΔ при FrΔ = const гидродинамическое качество глиссирующего днища также уменьшается. При этом следует иметь в виду, что граница оптимальных значений СΔ для данного числа Фруда существенно зависит от относительной центровки и относительной длины.


    Так, например, при смещении центра тяжести в корму от ̅xg = 0,45 до ̅xg = 0,35 указанная граница соответственно смещается от FrΔ = 3,3 до FrΔ = 3,6 (при относительной длине 3,15). Другими словами, для малых катеров большие значения СΔ и кормовые центровки становятся выгодными при более высоких значениях FrΔ. С увеличением относительной длины указанная граница смещается в сторону меньших значений FrΔ.

    Влияние положения центра тяжести


    В отличие от катеров большого водоизмещения, для малых глиссирующих судов возможность смещения ЦТ в корму ограничена не столько условиями общего расположения, сколько необходимостью обеспечить продольную устойчивость движения, в особенности при больших значениях СΔ и малых относительных длинах. Поэтому в серии МБК и был принят диапазон изменения ̅xg от 0,35 до 0,45, который охватывает практически осуществимые центровки, обеспечивающие устойчивость движения.

    Информация об изображенииРис. 15.
    Рис. 15.
     
    Анализ результатов испытаний показывает, что при малых скоростях, когда остаточное сопротивление играет основную роль, смещение ЦТ в нос снижает общее сопротивление благодаря уменьшению угла ходового дифферента. При высоких скоростях, когда решающую роль играет сопротивление трения, благоприятна более кормовая центровка, при которой уменьшается смоченная поверхность (рис. 15).

    При этом следует иметь в виду, что при малых числах Фруда на моделях с большим удлинением корпуса степень влияния относительной центровки оказалась меньше, чем на широких моделях.

    Влияние относительной длины


    Информация об изображенииРис. 16.
    Рис. 16.
     
    Выше было показано, что изменения СΔ я ̅xg оказывают существенное влияние на сопротивление воды движению катера. Именно поэтому оценку влияния основных геометрических параметров теоретического чертежа следует производить при постоянных значениях указанных величин (рис. 16).

    Для переходного режима движения выгоднее корпуса с большими значениями относительной длины; для режима чистого глиссирования предпочтительны, наоборот, катера с малой относительной длиной. При этом не следует забывать о том, что при средних и больших значениях СΔ и кормовых центровках при движении на больших скоростях может иметь место потеря продольной устойчивости движения.

    Влияние килеватости днища на миделе


    Информация об изображенииРис. 17.
    Рис. 17.
     
    Увеличение угла внешней килеватости днища на миделе в режиме глиссирования приводит к существенному росту сопротивления воды движению модели (рис. 17). Так, например, при СΔ = 0,158 и ̅xg = 0,40 изменение βм с 18° до 7° снижает сопротивление при FrΔ = 5,5 на 40%, а при FrΔ = 4,0 на 30%. С увеличением нагрузки степень влияния угла килеватости на сопротивление несколько снижается.

    Влияние сужения кормовой оконечности


    Информация об изображенииРис. 18.
    Рис. 18.
     
    Главный эффект от сужения днища в корме, по сравнению с миделем, заключается в увеличении углов ходового дифферента. Следовательно, в зависимости от режима движения и степени сужения днища сопротивление может уменьшаться или увеличиваться.

    С целью оценки влияния сужения кормовой оконечности в группу Б были включены модели со значениями Втр/Вм = 0,65; 0,80 и 0,95.

    При FrΔ ≤ 3,5 сужение кормы не оказывало существенного влияния на сопротивление (рис. 18). При более высоких скоростях благодаря уменьшению ширины трата удавалось достичь некоторого снижения сопротивления.

    Информация об изображенииРис. 19.
    Рис. 19.
     
    Так, при изменении сужения с 0,95 до 0,65 при FrΔ = 5,5 сопротивление снижалось примерно на 18%, а при FrΔ = 4,5 — на 10%. Таким образом, при высоких скоростях сужение днища у транца может оказаться целесообразным.

    Влияние угла внешней килеватости на транце. При FrΔ ≤ 3,5 изменение βтр практически не оказывает влияния на сопротивление (рис. 19). При более высоких относительных скоростях увеличение килеватости днища на транце приводит к некоторому снижению сопротивления благодаря приближению посадки судна к оптимальной.



    Результаты испытания моделей серии МБК дают основание для следующих основных выводов.

    1. В диапазоне относительных скоростей FrΔ = 1,0÷6,0 существенное влияние на сопротивление воды движению малого быстроходного катера оказывают форма обводов, коэффициент статической нагрузки, относительная центровка, относительная длина и угол внешней килеватости днища на миделе. На выбор указанных параметров должно обращаться особое внимание при проектировании судна.

    2. Изменение сужения кормовой оконечности и угла внешней килеватости на транце при FrΔ ≤ 3,5 не оказывает заметного влияния на сопротивление; в связи с этим выбор указанных параметров следует производить из условий обеспечения мореходности, управляемости и т. д. При движении с очень высокими скоростями (FrΔ ≥ 4,0) сужение днища у траппа и увеличение его килеватости позволяют улучшить ходовые качества судна.


    Понравилась ли вам эта статья?
    +11

    ПРЕДЫДУЩИЕ СТАТЬИ
    Обзор мотолодок из новых современных материалов
    Весенний ремонт дюралевого корпуса лодки
    Основные виды ремонта пластмассовых корпусов лодок
    Что нужно знать о красках для корпусов лодок
    Гребные винты из стеклопластика
    Одно- и двухместные суда на воздушной подушке
    Третий вариант правил IOR обмера крейсерско-гоночных яхт
    Гидродинамическое качество катера с килеватыми обводами
    Копии знаменитых парусников — стилизация или рациональность
    Роллеркрафт — амфибийное транспортное средство
    Гребные и моторные лодки из термопласта АБС
    Перспективы судов на подводных крыльях
    Какой быть одноместной туристической байдарке?
    Гребные винты уменьшенного шага для «Вихря»
    Первые суда на воздушной подушке

    ТЕКУЩАЯ СТАТЬЯ
    Исследование сопротивления глиссирующих корпусов

    СЛЕДУЮЩИЕ СТАТЬИ
    Корпуса глиссирующих прогулочных мотолодок «триклин»
    Катер с обводами нового типа «триклин»
    Защита гребного винта туннелем
    Из опыта ремонта пластмассовых корпусов
    Варианты парусов для современных судов
    Катера с одним передним подводным крылом
    Буксировочные испытания яхт
    Советы строителям глиссирующих судов типа «морские сани»
    Термопластовые лодки: проблема и перспективы
    Из опыта изготовления полиэтиленовых лодок
    Остроскулые и круглоскулые обводы катеров
    Насадка на гребной винт подвесного мотора
    Расчет трехточечных и двухкорпусных гоночных судов
    Обводы корпусов «кафедрал», «эйрслот», «тридин»...
    Успехи и неудачи постройки морских саней Уффа Фокса


    Ссылка на эту статью в различных форматах
    HTMLTextBB Code

    Комментарии к этой статье


    Еще нет комментариев



    Сколько будет 35 + 26 =

           



    Barque.ru © 2013 | Контакты | Карта сайта
    Судостроение: Парусные суда Моторные суда Технологии Экранопланы
    Моторы: Описание моторов Устройство моторов Самодельные моторы Тюнинг моторов Обслуживание моторов Дистанционное управление
    Проекты: Парусные яхты Парусные катамараны Парусные тримараны Моторные лодки Катера Туристические суда Рыболовные суда Виндсерфинги и лыжи Прицепы и трейлеры Прочие проекты
    Спорт: Новости спорта Парусные соревнования Водномоторный спорт Воднолыжный спорт Виндсерфинг Буерные соревнования Соревнования туристов
    Консультации: Полезные устройства Полезные советы Улучшение судов Улучшение моторов Опыт эксплуатации Техника плавания Разбор аварий Рыболовам
    Кругозор: Новые суда и устройства Интересные события Интересные факты Интервью Карты и маршруты Официальные данные Проблемы малого флота Яхт-клубы и стоянки Письма в редакцию
    Истории: Путешествия Туристические походы Знаменитые корабли Военная страничка Литературная страничка История флота Прочие истории