Сопротивление среды движению судна.

Сопротивление движению судна состоит из воздушного сопротивления и сопротивления воды. Сопротивление воды представляет собой вязкую среду. Это сопротивление складывается из следующих величин: сопротивления трения R_Т, вызываемого трением обтекающий корпус воды; сопротивление формы R_ф, вызываемого обтеканием корпуса судна вязкой жидкостью и образованием в носовой части зоны повышенного давления, а в кормовой части – зоны пониженного давления и завихрений, тормозящих движение судна вперед; волнового сопротивленияR_в, вызываемого волнообразованием от движения судна (в местах повышенного и пониженного давления воды), требующим соответствующей затраты энергии; сопротивления выступающих частей R_{в. ч.}, вызываемого увеличением сопротивления трения и сопротивления формы от выступающих частей корпуса (рулей, скуловых килей и пр.)

Сопротивление трения зависит от скорости судна и степени ее шероховатости, которая зависит от качества окраски и сварки корпуса, а также времени пребывания судна в морской воде (со временем подводная поверхность обрастает морскими организмами и шероховатость увеличивается). Сопротивления трения рассчитывается точно.

Сопротивление формы и волновое сопротивление, объединенное в остаточное сопротивление, рассчитывается приближенно с помощью исследований в опытовом бассейне.

Воздушное сопротивление мы наглядно наблюдаем при обдуве модели судна потоком воздуха в аэродинамической трубе.

Следовательно добавляя к воздушному сопротивлению (R_возд) сопротивление воды, получим полное сопротивление движению судна

R = R_т + R_ф + R_в + R_{в. ч.}+ R_возд

Буксировочная мощность.

Полное сопротивление движению судна равно усилию, возникающему в тросе при его буксировке, поэтому его обычно называют буксировочным сопротивлением.

Мощность, необходимая для буксировки судна со скоростью υ, называется буксировочной. Измеряется в кВт или л. с.

EPS = R υ / 75, где

сопротивление R выражается в Н или кгс, скорость υ – в м/с.

Пропульсивный коэффициент.

Чтобы обеспечить судну заданную скорость, мощность, подведенная к гребному винту должна быть больше буксировочной мощности вследствие неизбежных потерь, возникающих в процессе преобразования энергии, подводимой к гребному винту, в энергию поступательного движения судна

 Отношение буксировочной мощности EPS к мощности на гребном валу N_р называют пропульсивным коэффициентом

ή = EPS / N_р

Пропульсивный коэффициент ή равен произведению КПД гребного винта ή_р на коэффициент влияния корпуса ή_к, зависящий от формы кормовых обводов, местоположения грибного винта и ряда других факторов и равный 0,8 – 1,2 . У современных судов чем больше пропульсивный коэффициент, тем лучше качество движителя и условия его работы корпусом. Пропульсивный коэффициент колеблется в пределах от 0,55 – 0,75.

Номинальная мощность главного двигателя

Мощность на фланце главного двигателя должна быть больше мощности на гребном валу, чтобы компенсировать потери в редукторе (ή_ред) , в подшипниках валороводов (ή_в) или в других специальных передачах (электрической, гидравлической и т. п.). В результате мощность на фланце главного двигателя при известной буксировочной мощности может быть определена выражением:

N_e = EPS / ή·ή_ред·ή_в

Влияние волнения на скорость судна.

Волнение моря оказывает наиболее существенное вли­яние на судно. Оно сопровождается действием на кор­пус значительных динамических нагрузок и качкой ко­рабля. При плавании на волнении увеличивается сопро­тивление корпуса корабля и ухудшаются условия совместной работы винтов, корпуса и главных двигателей.

В результате снижается скорость, увеличивается нагрузка на главные машины, повышается расход топлива и умень­шается дальность плавания корабля. Форма и размеры волн характеризуются следующими элементами: высота волны, длина волны, период волны.

Различают три типа волнения: ветровое, зыбь и смешанное. Ветровое волне­ние — развивающееся, оно находится под непосредствен­ным воздействием ветра в отличие от зыби, представляю­щей собой инерционное волнение, или волнение, вызванное штормовым ветром, дующим в удаленном районе.