Скорость движения υ в расчетах принималась равной 50, 55, 60, 65, 70 и 75 км/час. Для каждой из этих скоростей было рассчитано сопротивление мотолодки при двух значениях водоизмещения Δ = 185 кг и Δ = 225 кг. В свою очередь для каждого из водоизмещении расчеты были произведены для близких к оптимальным значений средней ширины смоченного участка днища мотолодки В = 0,6; 0,7; 0,8 и 0,9 м. При этих значениях максимальной скорости, водоизмещения и ширины днища для реальных значений углов ходового дифферента определялось сопротивление и положение центра Сдавления, представляющего собой точку приложения равнодействующей гидродинамических давлений на днище.
Известно, что оптимальный угол дифферента для глиссирующего плоскодонного судна (именно для таких обводов выполнены все расчеты) составляет 4,3—4,5°. В действительности же спортивные мотолодки на максимальной скорости имеют гораздо меньший ходовой дифферент, так как при указанных значениях дифферента движение судна становится неустойчивым вследствие очень малой смоченной длины корпуса. Поэтому при расчете были приняты углы дифферента, не превышающие 4°.
Результаты расчета представлены на рис. 1—6 в виде зависимости обратного качества ε = R/Δ от отстояния Xg центра тяжести от транца мотолодки при различной ширине днища. Здесь R — сопротивление в кг и Δ — водоизмещение в кг. Положение центра тяжести принято совпадающим по длине судна с положением центра давления.
Зная центровку мотолодки (Xg) можно, используя рис. 1—6, построить кривую изменения сопротивления в зависимости от скорости. В качестве примера на рис. 7 при xg = 0,60 м приведены графики сопротивления в функции от скорости для различных значений ширины днища и водоизмещения.
Хотя кривые ε = f(xg) и ε = f(υ) для Δ2 = 225 кг идут ниже соответствующих кривых при Δ1 = 185 кг, сопротивление R при водоизмещении мотолодки 225 кг выше, чем при 185 кг. Для промежуточных значений ширины и водоизмещения сопротивление находят по тем же графикам путем интерполяции.
Как видно из рис. 1—6, уменьшение ширины смоченного участка днища приводит при той же центровке к уменьшению сопротивления. Это объясняется тем, что при меньшей ширине глиссирующей площадки дифферент мотолодки ближе к оптимальному.
Однако сильное сужение несущей части днища нежелательно, так как оно приводит к снижению поперечной остойчивости, что может вызвать ухудшение маневренных качеств мотолодки. Целесообразные пределы изменения ширины кормовой части мотолодки: 0,70—0,90 м.
Приведенные графики позволяют определить только сопротивление голого корпуса мотолодки. Между тем сопротивление выступающих частей (подводная часть двигателя, килек) составляет существенную долю полного сопротивления.
Для приближенного определения этой составляющей сопротивления можно рекомендовать формулу:
где ρ = 102 кг·сек2/м4 — массовая плотность воды;
υ — скорость мотолодки, м/сек;
S — площадь проекций выступающих частей на диаметральную плоскость мотолодки, м2.
Коэффициент сопротивления подводной части подвесного мотора СХвч в расчетном режиме составляет величину порядка 0,015—0,017. При изменении максимальной скорости движения в рассматриваемых пределах 50—75 км/час коэффициент сопротивления выступающих частей мотолодки изменяется весьма незначительно. На рис. 8 приведена приближенная зависимость сопротивления подводной части мотора «Москва» от скорости.
Наконец, последняя составляющая полного сопротивления — воздушное сопротивление — рассчитывается по формуле:
CXвозд ≈ 0,4÷0,5;
ρвозд = 0,125 кг сек2/м4 — массовая плотность воздуха;
Ω — площадь проекции мотолодки на плоскость шпангоута, м2.
Воздушное сопротивление мотолодки при максимальных скоростях движения составляет величину 5—8% от полного сопротивления.
Таким образом, полное сопротивление мотолодки определится как 'сумма составляющих:
Зная полное Сопротивление и коэффициент полезного действия гребного винта ηВ в расчетном режиме, легко определить мощность (на валу гребного винта), необходимую для достижения данной скорости:
Пример
Определим полное сопротивление и мощность, необходимую для достижения мотолодкой класса «МА» скорости 60 км/час.
Заданы: водоизмещение (полное) Δ = 190 кг; расстояние центра тяжести мотолодки от транца Xg = 0,50 м; средняя ширина днища в корме В = 0,80 м коэффициент полезного действия гребного винта ηВ = 0,70.
1. Согласно рис. 3 обратное качество голого корпуса мотолодки ε = 0,017. Сопротивление голого корпуса R = εΔ = 0,17·190 = 32,3 кг.
2. Сопротивление выступающих частей определяется по формуле (1). Если на мотолодке используется подвесной мотор «Москва», то сопротивление выступающих частей RВЧ для данного примера согласно рис. 8 при υ = 60 км/час равно 7,4 кг.
3. Воздушное сопротивление согласно формуле (2):
4. Полное сопротивление:
5. Необходимая мощность на валу гребного винта:
Литература
- 1. Питер дю Кейн, Быстроходные катера, Судпромгиз, 1960 г.
- 2. Ю. А. Манжос, Спортивные суда с подвесными , моторами, Судпромгиз, 1962 г.