Сопротивление мотолодки при ходе на волнении

Гидродинамические характеристики большинства серийных прогулочно-туристских мотолодок достаточно полно обследованы лишь при движении на тихой воде. Объективные данные о поведении их на волнении до последнего времени отсутствовали, хотя всем им разрешен выход в плавание при высоте волны до 0,5—0,75 м, и практически значительная часть общего времени эксплуатации лодки приходится на движение в условиях волнения.

Мореходность мотолодок оценивается приблизительно и субъективно («лодка на волне движется весьма уверенно», «не зарывается», «почти не забрызгивается»).

Прогнозирование поведения проектируемого малого быстроходного судна на волне представляет сложную задачу. Из числа многих факторов, определяющих поведение его при ходе на волнении (таких, как характер вертикальной, килевой и бортовой качки; перегрузки, являющиеся следствием периодических ударов; ухудшение управляемости; заливание и т. п.), выделим имеющий важное, значение для оценки возможной скорости хода прирост сопротивления на волнении, по сравнению с движением на тихой воде.

Для определения конкретной величины дополнительного сопротивления движению, возникающего на волнении, а также оценки достоверности результатов проведенных ранее модельных экспериментов, были выполнены натурные испытания серийной мотолодки «Днепр». Это лодка типичных для наших условий размерений (4,40X1.64 м), рассчитанная на мощность мотора 30 л. с. и считающаяся одной из наиболее мореходных (угол килеватости днища на миделе 16,5°). Водоизмещение лодки составляло 480 кг (водитель и два пассажира), а отстояние центра тяжести от транца x_g=1,45 м, что соответствовало значениям коэффициентов статической нагрузки С_Δ=0,108 и центровки x_g=x_g/L=0,32. Испытания проводились с 30-снльным подвесным мотором «Москва-30Э».

В ходе испытаний производилась регистрация скорости движения; упора, развиваемого гребным винтом подвесного мотора; числа оборотов двигателя, а также параметров ветра и волнения¹. Скорость определялась при помощи трубки Пито, которая была предварительно проградуирована в опытовом бассейне (полученная градуировка затем корректировалась при испытаниях мотолодки на мерной миле).

Упор замерялся гидравлическим упоромером — мессдозой, расположенной на транце лодки под упором на дейдвуде подвесного мотора. При работе мотора упор от винта передавался на упругую мембрану, прогиб которой вызывал повышение давления в гидравлической магистрали, регистрируемое по показаниям образцового манометра. Манометр был проградуирован в процессе швартовных испытаний, предшествовавших описываемым мореходным испытаниям.

Число оборотов двигателя контролировалось по электрическому тахометру.

Скорость ветра определялась при помощи ручного анемометра.

Высота волны регистрировалась при помощи специального волномерного буя.

Испытания проводились в два этапа. На первом этапе в Ленинградском гребном канале была получена зависимость полного сопротивления от скорости движения на тихой воде — т. е. R_тв. При этом для исключения влияния ветра бралось среднее арифметическое сопротивлений, замеренных при ходе по ветру и против ветра.

Вторая и основная часть испытаний проводилась в восточной части Финского залива. Средняя скорость ветра в это время составляла 6,5 м/с. Как показала обработка записи, полученной при помощи волномерного буя, высота волн (с 3%-ной обеспеченностью) равнялась 0,75 м.

Замеры полного сопротивления R_в и скорости производились при ходе на различных курсовых углах а по отношению к направлению бега волн, за которое было принято направление ветра. На каждом из курсов движение происходило на четырех режимах работы двигателя: при числе оборотов 3000, 3500, 4000 и 4500 об/мин.

Дополнительное сопротивление на волнении R_доп определялось как разность


где R_ветр — ветровое сопротивление.

Результаты замеров сопротивления мотолодки «Днепр» показывают, что дополнительное сопротивление на волнении при ходе по волне (α=180°) существенно — почти в полтора раза — больше, чем при ходе против волны (α=0). Испытания подтвердили известное положение, что наихудшими с точки зрения заливаемости мотолодки являются косые курсы, в особенности на попутном волнении (т. е. при α=135°); на этих же курсовых углах отмечаются резкое ухудшение управляемости лодки и плохая устойчивость ее на курсе.

Результаты натурного эксперимента были сопоставлены с данными испытаний модели мотолодки «Днепр», проведенных в опытовом бассейне на искусственном нерегулярном волнении, масштаб которого подбирался в соответствии с масштабом модели по высоте волны 3%-ной обеспеченности. Это сопоставление дает основание считать, что проведение модельного эксперимента на искусственном нерегулярном волнении соответствующего масштаба в опытовом бассейне позволяет со вполне удовлетворительной точностью определять сопротивление малых судов, движущихся с умеренными относительными скоростями Fr_Δ≤2,0.

Примечания

1. Методика замера отдельных характеристик была идентична изложенной в статье «Натурные испытания: лодка» мотор, винт» в сборнике №54.