Изменениесопротивленияводыдвижению

Сопротивлениеводывключаеттрисоставляющих:сопротивлениетрения,сопротивлениеформы(вихревое)иволновоесопротивление..Соотношениесоставляющихсопротивлениядлятранспортныхсудовсразличнымизначениямикоэффициентаполнотыводоизмещенияпредставленонарис.4.1.

Рис. 4.1. Соотношения между составляющими сопротивления

Изрисункавидно,чтовязкостноесопротивлениеявляетсяпреобладающимизависитотплощадиишероховатостиповерхностикорпуса,погруженноговводу.Анасопротивлениеформыдополнительновлияютобводысудна.

Придвижениинамелководьепоявляетсядополнительныйвстречныйпоток.Онвозникаетвследствиестесненияструйжидкости,обтекающейднищесудна,дномводоема.Приэтомзаметноувеличиваютсякасательныенапряженияи,какследствие,растетвеличинасопротивлениятренияВозникновениевстречногопотокасопровождаетсяпоявлениемподднищемдвижущегосясуднапограничногослоянадневодоема,атакжепонижениемуровнясвободнойповерхностивблизисудна.Закономерностьизмененияволновогосопротивленияотглубиныпринятоставитьвзависимостьотдвухбезразмерныхвеличин:относительнойглубины( )искорости (числоФрудапоглубине):

.

(4.2)

Изрис.4.2видно,чтопрималыхзначенияхотносительнойскорости характерроставолновогосопротивлениянаглубокойводе( )инамелководье( )примерноодинаков.АприболеевысокихзначенияхчислаФрудапоглубиневеличинаволновогосопротивлениярезковозрастает.

Судовые волны состоят из двух систем волн (рис.4.3)..

Рис.4.2. Изменение сопротивления воды на мелководье

Рис.4.3. Система судовых волн

Расходящиесяволныимеюткороткийфронтирасполагаютсяуступом.НаглубокойводеониобычноимеютуголрастворасДПсуднапримерно18–20градусов.Кормовыерасходящиесяволныменьшеносовыхинаглубокойводеедвазаметны.

.Носоваяволнаначинаетсягребнем,расположеннымсразузафорштевнем.Перваякормоваяволнавсегданачинаетсявпадиной,захватывающейкормовуюоконечность.Поэтомувносовойчастисуднадавлениевсегдабудетбольше,чемвкормовой.Засчетразницыэтихдавленийиобразуетсяволновоесопротивление.Свыходомсуднанамелководьеиуменьшениемзапасаводыподднищемсистемаобразованиясудовыхволнизменяется,чтосказываетсянаходовыхкачествахсудна,ихосадкеиуправляемости.Приэтомбыстроначинаетрастиволновоесопротивление

При (доволновойрежимнамелководье)существеннойтрансформациисудовойсистемыволнненаблюдаетсяивсевозрастаниесопротивленияопределяетсявстречнымпотоком.Этотрежимхарактерендлятихоходныхгрузовыхсудовисоставов.СростомзначениячислаФруда( –докритическиескоростидвижения)угол,составляемыйгребнямирасходящихсяволнснаправлениемдвижениясудна,увеличивается(рис.4.4,а).Благодаряэтомувдвижениевовлекаютсядополнительныемассыжидкости,иволновоесопротивлениевозрастаетпосравнениюсдвижениемнаглубокойводестойжескоростью.Вблизибортовсуднанаблюдаетсяпонижениесвободнойповерхности,особенновкормовойоконечности,вследствиечегоувеличиваетсясредняяосадкасуднаивозникаетдифферентнакорму(динамическаяпросадкасудна).

СростомчислаФрудапроисходиттакжеувеличениевысотикрутизнысудовыхволн,уголихраствораДПсуднапостепенноувеличиваетсяисдостижениемкритическойскоростисоставляет90градусов.Припопыткепреодолетькритическуюскоростьзасчетувеличениячастотывращениявинтовположительногоэффектанедаютиприводятлишькизбыточномурасходутоплива,увеличениюпросадки(до10–15%отсреднейосадкисудна)иухудшениюустойчивостинакурсе.

Придвижениисоскоростьюблизкойккритическойсистеманосовыхпоперечныхирасходящихсяволнвырождаетсяводнубольшую поперечную волну,перемещающуюсяпередфорштевнемсудна(рис.4.4.б).

Рис.4.4. Трансформация судовой системы волн на мелководье

Рис.4.5. Профиль одиночной волны

Приэтомсуднокакбытолкаетмассыводыпередсобойпоходудвижения.Сопротивлениеводыдополнительнорезковозрастает,скоростьпадаетна20–30%.Примерныйпрофильодиночнойволныприведеннарис.4.5.