Истринский клуб Катера и Лодки

Добро пожаловать на сайте истринского клуба "Катера и Лодки"

По интересующим вопросам пишите на наш email lodkikatera.narod.ru

Since 1973 Основан

Разработка и поддержка: Web[i]stra

СОПРОТИВЛЕНИЕ ВОДЫ ДВИЖЕНИЮ СУДОВ

Любое волнообразование связано с безвозвратной потерей мощности двигателя. Для такого явления было найдено определение — сопротивление формы, поскольку понятие «волновое сопротивление» не выражает причину возникновения сопротивления. На всех кромках обтекаемого контура и у выступающих частей образуются вихри. Все конструктивные части катера, такие, как руль, кронштейн гребного вала, водоприемные козырьки, боковые кили, обусловливают весьма существенное частичное сопротивление и входят в понятие «сопротивление формы».

Значительная часть мощности двигателя затрачивается на преодоление важной части сопротивления — трения воды о корпус катера. Действительное сопротивление трения часто недоойенивается, и поэтому к нему относятся недостаточно внимательно. Доля трения в полном сопротивлении может быть легко рассчитана, во всяком случае, легче, чем сопротивление формы, но сопротивлению трения моторных катеров не придают серьезного значения. Из спортивных судов только гоночные парусные яхты составляют похвальное исключение, так как прилагается немало усилий, чтобы придать гладкость их подводной поверхности. Вода не может струиться вдоль стенки, не образуя значительного грения. Это характерно как для внутренних стенок водопроводной трубы, берегов русла реки или стенок канала, так и для омываемой наружной поверхности корпуса катера. Очевидно, трения оды часто не замечают по той причине, что оно не так отчетливо видно, как волнообразование. Кроме того, оно почти не зависит от формы катера, а обусловлено только размером смоченной поверхности и скоростью. Трение неизбежно, поскольку катер на ходу омывается водой.

Распространенным заблуждением является предположение об отсутствии трения у судна с очень гладким днищем. Полагают, что благодаря использованию современных красок для подводной части судна, к примеру краски с графитом, вода полностью отталкивается, так что нет площади для приложения силы трения. Неверно! Трение возникает всегда! Хотя у очень шероховатых поверхностей оно сильнее, чем у гладких, однако ни жир, ни графит, никакая высокоглянцевая политура не могут устранить грения воды или хотя бы значительно уменьшить его.

Лишь недавно добавкой химикалиев нашли возможность эказать влияние на способность воды создавать трение и уменьшать его. Сразу за форштевнем изменяется и перемешивается ровно идущий ламинарный поток воды. Завихренный поток воды вдоль корпуса катера, внутри того значительно повышается :опротивление трения, называют турбулентным.

Если удастся сохранить ламинарное обтекание потока по зозможно большей длине подводной части судна, то сопротивление грения уменьшится. Добавка полимеров (нитевидных молекул) i воде настолько сильно способствует ламинаризации потока здоль наружной обшивки, что в среднем исключается 30% сопротивления трения; при испытании модели было получено даже до 15% экономии. Разумеется, использование такого химического :редства для уменьшения сопротивления трения запрещено )рганизациями парусного спорта. Между тем известны результаты 1спытания, проведенного в 1968 г. на английском минном траль-цике «Хайбэтон». Из носовой части судна во время хода постоянно напускали очень слабый раствор полиоксиэтилена (1 : 100 ООО). Сопротивление трения катера благодаря этому уменьшалось ) зависимости от скорости и волнения на 22–36%. Экономия мощности двигателя или топлива составила 12–20%. Хотя поли-жсиэтилен — недорогой продукт, экономия топлива не покрыла расходов по использованию полимера.

В среднем половина мощности двигателя моторного катера используется на преодоление сопротивления трения. В области пика сопротивления, когда r = 5,25, доля трения снижается до /3 полного сопротивления, поскольку на волнообразование затрачивается большая часть сопротивления. При очень медленном движении во время дрейфа полное сопротивление практически целиком состоит из трения (рис. 17).

Рис. 17. Соотношение основных видов сопротивления. На очень малом ходу при R — 1 возникает только сопротивление трения. Резко поднимается большой пик сопротивления при R = 5,25; он зависит от усиления волнообразования, сопротивление от того составляет здесь Vs полного сопротивления. При наибольшем ходе до R = 20 волнообразование понижается настолько сильно, что сопротивление от него становится почти равным также значительно пониженному сопротивлению трения. Силуэты судов показывают соотношение типов катеров и значений относительной скорости R = v/VL.

1 — сопротивление формы; 2 — сопротивление треиня.

До сих пор говорилось о сопротивлении трения как о чем-то неизменном, но его действительное значение определяется состоянием подводной части судна. Чем больше ее шероховатость, тем сильнее трение воды. При обрастании днища трение может возрасти на 50 или даже 100% по сравнению с нормальным. В случае очень сильного обрастания трение иногда увеличивается даже в три раза по сравнению с трением при гладком днище.

Воздушное сопротивление в основном зависит от величины и формы надводной части судна, т. е. от корпуса катера с надстройками и соответствующего такелажа. В среднем оно составляет 2–3% полного сопротивления. Но это действительно лишь в идеальном техническом смысле, а именно, для безветренных дней, когда сопротивление воздуха возникает лишь от потока, образуемого движением катера, и таким вводится в расчет. При 30

сильном встречном ветре и даже шторме или очень высокой скорости судна возникает значительно большее воздушное сопротивление. Здесь рекомендуется упомянуть также о том, что ветер может в значительной степени помешать причаливанию и отчаливанию, поскольку во время выполнения этих маневров судно почти не имеет хода. Моторные катера в подобных условиях довольно часто получали повреждения.