Определениеаэродинамическихусилий

Нанадводнойчастикорпуса

Дляопределениясоставляющихаэродинамическойсилыиспользуютсявыражения:

; .

(1.4)

Здесь ,  –безразмерныекоэффициентысил , ;

–плотностьвоздуха, ;

–площадьпроекциинадводнойповерхностисуднанаплоскостьмидель-шпангоута, ;

–площадьпарусности(площадьпроекциинадводнойповерхностисуднанадиаметральнуюплоскость), ;

–скоростькажущегосяветранауровнецентрапарусности, м/с.

Ветровоймомент,действующийнасудно:

.

(1.5)

Здесь –расстояниеотточкиприложениясилы (центрадавления)доцентрамасссудна.

Дляопределениякоэффициентов , используютрезультатыпродувокваэродинамическихтрубахмоделейнадводнойчастисудов.Наосновеобработкирезультатовэтихиспытанийполученыследующиерасчетныевыражения:

–дляморскихсудов

; .

(1.6)

– дляречныхсудов

; .

(1.7)

Точка приложения аэродинамической силы в соответствии со свойствами крыла смещается от центра парусности (ЦП) навстречу потоку воздуха, т.е. при носовых курсовых углах ветра – в сторону носовой части, а при кормовых курсовых углах – в корму. Величина смещения зависит от курсового угла кажущегося ветра: чем острее угол атаки между ДП и направлением ветра, тем дальше от ЦП смещается точка приложения аэродинамической силы. Максимальное смещение точки приложения аэродинамической силы (при курсовых углах, близких к 0 и 180 градусам) составляет в среднем приблизительно четверть длины судна, т.е. , а при курсовых углах кажущегося ветра, равных 90 градусам, точка приложения аэродинамической силы совпадает с центром парусности (ЦП).

Физический смысл понятия геометрический центр парусности поясним с помощью рис. 1.5.

Рис.1.5. К понятию геометрический центр парусности судна

Каквидноизрис.1.5,ЦП –этогеометрическаяхарактеристика,представляющаясобойцентртяжестифигуры,т.е.площади .Очевидно,чтоположениеЦПзависитотархитектурынадводногобортаипалубныхнадстроексудна,степениегозагрузки,наличияпалубногогрузаидр.

Плечопоперечнойаэродинамическойсилы относительноЦМможноопределитьпоформуле

,

(1.8)

здесь  –абсциссаЦПсудна.

Величина принимаетсяположительной,еслиЦПсмещенвносотЦМ,иотрицательной –приегосмещениивкорму(нагрузовыхсудахскормовойнадстройкойвеличинагеометрическогоцентрапарусностисоставляетот–3до–12м,анапассажирскихсудах–от+0,5до+2,5м).Следуетпомнить,чтоположениеЦМподлинеприблизительносовпадаетсмидель-шпангоутомтолькоприпосадкесуднанаровныйкиль.ПриналичиидифферентаЦПсмещаетсявсторонупротивоположнуюсмещениюЦМ,чтоприводитк существенномуизменению и,следовательно, .Практическиенаблюденияпоказывают,чтосудавбалластеприкурсовыхуглахкажущегосяветраотнулядошестидесятиградусовобычноуваливаютсяповетру,априветрахкормовогонаправления120–180градусовприводятсякветру.