Файл: Корытов Н.В. Расчеты по динамике корабля учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.08.2024
Просмотров: 58
Скачиваний: 1
Сопротивление выступающих частей R6 4 учитывается соответствующей надбавкой к сопротивлению "голого корпу са". Сопротивление выступающих частей в основном состоит из сопротивления трения и сопротивления формы. Коэффици ент надбавки на сопротивление•выступающих частей
|
3i |
|
^— |
(1.15) |
£{,.ч— • ir, -Ч о2 |
||||
i |
/ 2 |
< ? v |
9 |
|
чаще всего определяется экспериментальным путем, посред ством сравнительных испытаний в опытовом бассейне модели корабля с выступающими частями и без выступающих частей или посредством испытаний моделей изолированных выступаю щих частей в аэродинамической трубе.
Для практических расчетов можно использовать следую щие средние значения £64'.
а) для двухвинтовых водоизмещаищих кораблей
б) для одновинтовых водоизмещающих кораблей и судов
*Ьч=(0,05-ОД5ИО"3.
В случае очень развитых выступающих частей в отдельных случаях коэффициент надбавки на сопротивление выступающих частей может достигать величины
^6.ч=(0,4-0,5)-10"3 На начальных стадиях проектирования, в частности при раз
работке дипломного проекта, величину % Ь ц следует принимать на основе данных корабля-прототипа.
Воздушное сопротивление надводной части корпуса и надстроек состоит из сопротивления трения и сопротивления формы, т. е. по своей природе является вязкостным. Основ ную роль в воздушном сопротивлении играет сопротивление формы, так как надводная часть корпуса по своим очертаниям близка к плохо обтекаемым телам.
Величина воздушного сопротивления подсчитывается по формуле г
где |
Сьозд- коэффициент воздушного сопротивления; |
|
9 A =0,I25 |
KTC-CVM*- массовая плотность воздуха; |
|
vb=(v±VbeTP) |
- относительная скорость обтекания воз |
|
|
|
духом надводной части корабля, м/сек; |
|
|
при встречном ветре берется знак плюс, |
|
S K |
при попутном - минус; |
|
- площадь проекции надводной части ко |
|
|
|
рабля на плоскость мидель-шпангоута, |
|
|
мг . |
Коэффициент С 6 м д зависит от формы и взаимного располо жения надстроек, он изменяется также в функции от осадки корабля и его угла дифферента. Для быстроходных кораблей 0^=0,4*0,6; а для кораблей с развитыми надстройками
W=0.?TI,3.
При выполнении расчетов ходкости корабля коэффициент воздушного сопротивления С(,03Д , входящий в формулу ( I . I 6 ) , удобнее привести к виду коэффициента £ 6 о з д , называемого коэффициентом надбавки на воздушное сопротивление и отне сенного к скорости движения корабля относительно непод вижной жидкости и к площади смоченной поверхности корпуса ft.,т. е.
•у _ |
вбозд |
. |
'60JA 1/г < ? уг Я |
|
|
Коэффициенты С Ь о 5 Л |
и £ b 0 3 A |
связаны между собой сле |
дующей зависимостью:
При безветренной погоде, когда воздушное сопротивление обусловлено собственным движением корабля, коэффициент ^Ьоад определяется в зависимости от коэффициента Сt 0 3 A по такой формуле:
2 |
= С 6 о а д |
S x |
( 1 Л 8 ) |
<бозА аоо 9
I I
если учесть, что Коэффициент надбавки на
воздушное сопротивление в зависимости от развитости надстроек и их формы лежит в пределах:
W = (0,1*0,3) • 10"?
Значения коэффициента воздушного сопротивления опре деляются экспериментальным путем - продувкой сдвоенных моделей надводной части корабля в аэродинамических трубах.
Абсолютная величина воздушного сопротивления у ко раблей, движущихся при безветрии или при слабом ветре до двух баллов, невелика и составляет в зависимости от формы надстроек от 1,5 до 3% полного сопротивления. Одна ко при наличии ветра роль воздушного сопротивления воз растает и при сильном встречном ветре может достигать 10$ и более.
§2. Определение остаточного сопротивления корабля путем пересчета с прототипа
Приближенное определение остаточного сопротивления корабля по прототипу основано на использовании известной кривой остаточного сопротивления корабля, близкого к проектируемому, для которого эта кривая получена на основании надежного пересчета испытаний модели в опытовом бассейне. Отличие основных характеристик теоретическо го чертежа проектируемого корабля и его прототипа учиты вается путем введения поправок, так называемых "коэффи циентов влияния" к известной величине коэффициента оста точного сопротивления для корабля-прототипа. При этом введение поправок производится методом наложения, по которому влияние каждой из рассматриваемых характеристик теоретического чертежа корабля на величину коэффициента остаточного сопротивления принимается независимым от
12
влияния остальных характеристик.
В соответствии с этим способом коэффициент остаточно го сопротивления корабля при данном числе Фруда Fr опре
деляется по формуле: |
|
|
|
(I . I9) |
£ост£аст етП1'*п п...К1и= ^ост^К , |
||||
= |
пр |
к |
4-к 5 |
|
где кп-ь - коэффициенты влияния для различных элементов теоретического чертежа П-^;
к - общий коэффициент влияния.
Для вычисления коэффициентов влияния могут быть исполь зованы графики, построенные на основе обработки резуль татов систематических испытаний серий моделей кораблей, с последовательно изменявдимися значениями элементов теоретического чертежа.
В отечественной практике получили применение графики для определения коэффициентов влияния, разработанные И.В.Гирсом [51. В качестве безразмерных параметров, опре деляющих форму обводов и соотношения геометрических размеров корпуса корабля, приняты:
- относительная длина корабля ty= l^/Vb ; g
-продольный призматический коэффициент ф=
-отношение ширины корабля к осадке -J^ •
Значение общего коэффициента влияния к |
принимают |
|||||
равным |
К |
|
Ку • |
|
'Kg,f |
(1.20) |
где kYik<,,m |
к в т |
= |
|
Ktf |
: <f |
|
|
- коэффициенты влияния, учитывающие |
|||||
|
|
|
отличие величин i|r=u/^,ф и^г |
|||
|
|
|
у проектируемого корабля от соот |
|||
|
|
|
ветствующих величин прототипа. |
|||
Для определения этих коэффициентов служат графики |
||||||
на рис. (П.З-П.5). На каждой диаграмме нанесены |
||||||
кривые влияния выбранной поправки при |
|
|||||
v , = const |
и неизменном значении остальных двух по- |
|||||
|
правок. На рис. Ш.З) приведен график |
|||||
13
влияния "vjf |
на остаточное сопротивление при сохранении |
||
неизменными |
ср и |
• данными этого графика можно |
|
пользоваться в пределах отклонения величины |
\|f проекти |
||
руемого корабля на |
- 30$ от \Jr прототипа. Влияние |
||
изменения коэффициента продольной полноты ср |
на оста |
||
точное сопротивление при сохранении неизменными
иучитывается графиком рис. (П.4). Этим графиком
можно пользоваться |
при отличии ф |
проектируемого ко |
|
рабля на |
± 25$ от |
ц» прототипа. |
|
График рис. (П.5), учитывающий влияние изменения |
|||
отношения |
-^г , построен на основании материалов, |
||
полученных С.П.Мурагиным. Этим графиком можно пользовать ся в пределах отклонения -jp для проектируемого ко рабля на - 50$ от -у прототипа.
При этом в процессе обработки экспериментальных данных для построения графиков на рис. (П.З-П.5) были выбраны некоторые условные модели, по отношению к коэф фициентам остаточного сопротивления которых вычислялись коэффициенты остаточного сопротивления моделей с другими
значениями параметров |
i j r , ср |
и |
. В качестве таких |
|
"стандартных" моделей приняты модели, имеющие |
=8,0 |
|||
(для рис.П.З),ф =0,65 (для рис.П.4) и |
=3 (для рис.П.5). |
|||
Таким образом, диаграмма рис. Ш-З) представляет семей |
||||
ство кривых |
при \|г=1 |
„ |
, |
|
4с т |
|
|||
С- * - ц > F r , = c o n s t -
диаграмма рис,(П.4) - семейство кривых Zост ПРИ <р=1
при ,«0,65 n P ^ r = c o n s t - ;
а диаграмма рис. (П.5) - семейство кривых
В
£остП Н y = L
"И>в-.т= |
при F r = const. |
К ост ПРИ -^r=3
14
Для практического расчета коэффициента остаточного сопротивления проектируемого корабля необходимо, зада ваясь рядом значений относительной скорости в диапазоне интересующих скоростей, снять с соответствующих кривых
расчетные данные величин ТЛ.^ ,1А. ч> и ъъхГ |
для корабля-про |
тотипа (т. е. для величин его параметров |
л|/, q> и ^ ) |
и для проектируемого корабля, а затем определить коэффи циенты влияния по формулам:
Дальнейший расчет остаточного сопротивления выполняется в табличной форме (табл. 2).
Графики И.В.Гирса на рис. Ш.З-П.5) могут быть ис пользованы для следующих пределов изменения параметров теоретического чертежа:
4,5< ^<11 ;
0,5 < tp < 0,й5 '
Как показывают расчеты, точность вычисления коэффи циента остаточного сопротивления с использованием гра фиков И.В.Гирса составляет 2-5%. Учитывая, что остаточное сопротивление на сравнительно высоких числах Фрудэ
(при Fr>0,30) составляет приблизительно 40-50$ от полного сопротивления, получаем погрешность в оценке полного сопротивления корабля порядка 1-3$, что является вполне удовлетворительным. На малых числах Фруда
( F r < 0,30) точность расчета коэффициента остаточного сопротивления при помощи коэффициентов влияния понижа ется главным образом из-за незначительности самого остаточного сопротивления. Однако общая точность расчета сопротивления корабля при этом остается практически преж ней, так как остаточное сопротивление на малых числах
составляет всего только 10-20$ от пол ного сопротивления корабля и поэтому ошибка в оценке остаточного сопротивления даже на 30-40$ приводит в худ-
15
шем случае к погрешности в оценке полного сопротивления порядка 6-8$.
Схема расчета остаточного сопротивления по изложенному способу
Исходными данными для расчета являются:
а) соотношения главных размерений и характеристики теоретического чертежа' проектируемого корабля и прототипа
|
L |
В |
Т |
D |
8 Р |
L |
Б |
Ф 9 |
|
м |
м |
м |
т |
|
В |
Т |
|
Проектируемый |
|
|
|
|
|
|
|
|
корабль |
|
|
|
|
|
|
|
|
Прототип |
|
|
|
|
|
|
|
|
б) зависимость коэффициента остаточного сопротив |
||||||||
ления прототипа от относительной скорости |
|
|
||||||
Fr= V |
0,20 |
0,25 |
0,30 |
• • • |
• • • |
• • • |
0,45 |
|
^ост„рот
Пересчет коэффициентов остаточного сопротивления корабля-прототипа на соотношения главных размерений и характеристики теоретического чертежа проектируемого корабля производится в форме табл. 2.
16
