Оптимальное покрытие днища мотолодки

Меня интересует вопрос какое покрытие днища наиболее эффективно на мотолодках при скоростях 30—40 км/ч — глянцевое, шероховатое или водоотталкивающее? Может быть, какое другое?

При скоростях V=30÷40 км/ч мотолодки движутся в режиме глиссирования, когда преобладающую роль играет сопротивление трения обшивки о воду. Шероховатость поверхности днища в общем случае увеличивает это сопротивление, причем в тем большей степени, чем более неровна поверхность. Однако при определенных параметрах шероховатости (размеры микробугорков, их форма и расстояние между ними) она практически не оказывает влияния на характер течения в пограничном слое¹. Такая поверхность называется гидродинамически гладкой, и ее сопротивление трения не отличается от сопротивления идеальной абсолютно гладкой поверхности.

Для количественной оценки шероховатости используется среднеквадратичная высота бугорков — К_б, величина которой зависит от материала наружной обшивки корпуса, качества обработки и окраски ее поверхности. Гидродинамически гладкой поверхность будет в том случае, если выполняется условие


где Re_б — число Рейнольдса, вычисленное по высоте бугорка, V — скорость обтекания обшивки, м/с; v — кинематическая вязкость; для пресной воды v=1,1·10^—6 м²/с.

Таким образом, чтобы шероховатость не увеличивала сопротивления трения, среднеквадратичная высота бугорков не должна превышать величины


Для мотолодок со скоростями движения V=30÷40 км/ч (v=8÷11 м/с) получим:



причем большим скоростям соответствуют меньшие значения K_{б max}.

Для ориентировки приведем величины, характерные для некоторых видов шероховатости. Так, стальная свежеокрашенная поверхность (в частности, судовой корпус) имеет бугорки, среднеквадратичная высота которых лежит в пределах К_б=(20÷40)·10^—3 мм; тщательно обработанная, шлифованная деревянная поверхность после покрытия лаком — К_б=(3÷8)·10^—3 мм, покрытая тремя слоями нитрокраски — К_б=(10÷15)·10^—3 мм.

Известно (см., например, «КиЯ» №148), что некоторое, на 7—10%, снижение сопротивления трения можно получить на ребристых поверхностях с продольными пазами пилообразной формы, расположенными вдоль потока.

Однако я бы, пожалуй, не советовал экспериментировать с такими покрытиями. Во-первых, для интересующих нас скоростей высота зубьев h и расстояния между ними s должны быть очень малыми — порядка десятых долей миллиметра. Во-вторых, борозды должны быть строго ориентированы по потоку. Нарушение любого из этих требований скорее всего даст совершенно противоположный эффект — повысит сопротивление.

Примечания

1. Это тонкий слой воды, вовлекаемый в движение подводной частью корпуса судна. Скорости частиц воды непосредственно на обшивке судна равны его скорости (они как бы прилипли к обшивке), а на внешней границе слоя равны нулю, т. е. скорости невозмущенного потока.