2. Расчёт сопротивления трения судна для трёх осадок

Часть полного сопротивления, возникающих за счёт касательных напряжений, называется сопротивлением трения. Сопротивление трения обусловлено влиянием вязкости жидкости и рассчитывается с учётом состояния поверхности корпуса судна. Оно включает также влияние кривизны поверхности корпуса судна. Учитывая, что сопротивление трения и сопротивление формы обусловлены вязкостью, они могут быть объединены в одну составляющую, которую принято называть вязкостным сопротивлением.

Разделение полного сопротивления на сопротивление давлений и сопротивление трения основано на учёте физического различия элементарных сил, действующих на поверхность судна.

Расчёт сопротивления трения судна выполняется по методу эквивалентной пластины.

RF = ( CFо + CA)  W , где

RF – сопротивление трения судна

CFo– коэффициент сопротивления плоской пластины

CA – надбавка шероховатости

V – скорость

W - площадь смоченной поверхности

CFo =

CA= ( 0,3 ч 0,5 ) 10-3 ≈ 0,45 10-3

ρ= 104

V = 0,514 VS

Re = ,

где   м2

Определение сопротивления трения судна.

Таблица 2.1 Расчётное сопротивление для Т1=2,6 м.

Расчётные значения Значения скоростей.
Vs=5узлов Vs=10узлов Vs=15узлов Vs=20узлов Vs=25узлов
V,м/с 2,57 5,14 7,71 10,28 12,85
Re

CF0

CA

RF

11218,95 41707,73 90068,05 155643,04 238000,98

Таблица 2.2 Расчётное сопротивление для Т2=5,2 м.

Расчётные значения Значения скоростей.
Vs=5узлов Vs=10узлов Vs=15узлов Vs=20узлов Vs=25узлов
V,м/с 2,57 5,14 7,71 10,28 12,85
Re

CF0

CA

RF

17164,97 63822,51 137836,78 238204,26 364265,37

Таблица 2.3 Расчётное сопротивление для Т3=7,8 м.

Расчётные значения Значения скоростей.
Vs=5узлов Vs=10узлов Vs=15узлов Vs=20узлов Vs=25узлов
V,м/с 2,57 5,14 7,71 10,28 12,85
Re

CF0

CA

RF

26337,26 96957,76 211595,51 365715,53 559308,72

3.Полное сопротивление

Используя графики серийных испытаний моделей судов, рассчитаем полное сопротивление и буксировочную мощность для трёх осадок.

Наиболее достоверные результаты при определении сопротивления воды движению судов могут быть получены путём расчётов по данным испытаний систематических серий моделей судов. Под систематической серией понимается группа моделей с систематически изменяющимися от модели к модели параметрами, характеризующимися форму теоретического чертежа и соотношения главных измерений. Количество моделей может быть достаточно велико. При разработке таких серий модели разделяются на группы так, чтобы в каждой группе систематически и независимо изменялся один какой-нибудь параметр, а другие оставались без изменения. Это даёт возможность проследить влияние на сопротивление этого параметра. Количество групп моделей в серии при этом, очевидно равно числу исследуемых параметров.

Очевидно, что исследовать влияние на сопротивление всех параметров, которые могут оказывать влияние на сопротивление, невозможно. Поэтому важно при расчётах сопротивления проектируемого судна подбирать такую серию, которая наиболее близко, особенно по ряду исследуемых параметров, подходила бы к рассматриваемому судну.

На основании обработки результатов испытаний систематических серий строятся диаграммы, по которым можно определить сопротивление судна, обводы которого геометрически подобны обводам моделей вошедших в серию.

Систематический характер изменения геометрических характеристик моделей, входящих в серию, даёт возможность разработать метод, с помощью которого можно создать теоретический чертёж проектируемого судна на основании данных о его коэффициентах формы и соотношений главных размерений. Это позволяет создать обводы, геометрически подобные обводам моделей серии, и получить близкий к оптимальному с точки зрения сопротивления теоретический чертёж, а также наибольшую достоверность расчётов сопротивления.

В отечественной практике при оформлении результатов испытаний систематических серий моделей принято представлять основную диаграмму зависимости коэффициентов остаточного сопротивления для ряда постоянных чисел Фруда от коэффициента общей полноты для основных моделей серий, образующих группу. Для этой группы моделей, как правило, одни параметры формы, например L/B и B/T , остаются постоянными, а другие, обычно Y и XC, меняются систематически.

Таким образом, определяющим параметром является коэффициент общей полноты. Влияние других параметров на сопротивление оценивается с помощью вспомогательных диаграмм.

Коэффициенты, учитывающие влияние параметров формы для отдельных серий могут быть произвольными. Они определяются тем, влияние каких параметров формы исследовалось при разработке и испытании моделей данной серии. Принципиально увеличением числа исследуемых параметров можно повысить точность соответствующих расчётов. Коэффициенты влияния определяются по соответствующим вспомогательным диаграмм.

Для расчёта полного сопротивления движению судна следует рассчитать соответствующие заданным скоростям коэффициенты сопротивления трения, ввести надбавку на шероховатость и надбавку на выступающие части. Сумма этих коэффициентов и коэффициента остаточного сопротивления определяет коэффициент полного сопротивления рассматриваемого судна. Затем рассчитывается полное сопротивление судна и его буксировочная мощность для случая движения на тихой воде.

Выбор наиболее пригодной серии и соответствующих расчётных диаграмм определяется типом судна и его основными геометрическими параметрами формы, прежде всего коэффициентом общей полноты и особенностями формы обводов корпуса.

Данные :

Тип судна – транспортное судно;

Для осадки T1= 2,6 м.

L = 138 м ;

B = 18 м ;

V = 1907 м3 ; W = 1408,29 м2 ;

= 7,67

= 6,9 ;

Y =  ;

d = 0,30 ;

Y0 = 11,13

n = 1,57 * 10-6 м2/с ;

 = 36,79

r = 1,025 т/м3

W * 10-3 * r/2 = 0,72 т/м ;

Для осадки

T = 5,2 м.

L = 141,8 м ;

B = 18 м

V = 5721 м3

W = 2161,032 м2 ;

= 7,9 ;

= 3,46 ;

Y =  ;

d = 0,43 ;

Y0 = 7,9

n = 1,57 *10-6 м2

 = 37,30

r = 1,025 т/м3

W * 10-3 * r/2 = 1,1 т/м ;

Для осадки T = 7,8 м.

L = 150 м

B = 18 м

V = 10390 м3

W = 3336 м2 ;

= 8,33

= 2,3 ;

Y =  ;

d = 0,49

Y0 = 6,87

n = 1,57 * 10-6 м2

 = 38,36

r = 1,025 т/м3

W * 10-3 * r/2 = 1,7т/м ;

L – длина судна;

B – ширина судна;

V – объёмное водоизмещение;

W - площадь смоченной поверхности;

Y - относительная длина судна;

d - коэффициент общей полноты;

Таблица 3.1

Расчёт полного сопротивления ибуксировочной мощности.(Т1=2,6)

Наименование. Обозначение. Числовые значения.
1 Число Фруда Fr 0,07 0,14 0,21 0,28 0,35
2 К-т остаточного сопротивления Cr0·10і 0,5 0,5 0,63 1,77 -
3 К-т влияния - - - - -
4 К-т влияния kВ/TaВ/T - 1,15 1,15 1,17 1,19
5 К-т влияния kv - 1,03 1,07 1,1 1,07
6 К-т остаточного сопр. испр. Cr·10і 0,50 0,59 0,78 2,28 1,27
7 Скорость судна v=Fr(gL)^1/2 2,57 5,14 7,71 10,28 12,85
8 Число Рейнольдса Re

9 К-т трения, эквив-й пластины Cf0·10і 1,9 1,74 1,65 1,59 1,55
10 Надбавка на шереховатость Ca·10і 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
11 К-т сопротивления выступ. частей Cap·10і 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
12 К-т сопротивления C·10і 2,70 2,56 2,62 3,84 2,92
13 Квадрат скорости 6,60 26,42 59,44 105,68 165,12
14 Полное сопротивление Rx 12,87 48,72 112,58 292,66 348,00
15 Буксировочная мощность EPS 33,1 250,4 868,0 3008,5 4471,8
16 Скорость судна vs 5 10 15 20 25
17 Буксировочная мощность EPS 45 341 1181 4092 6082

Таблица 3.2

Расчёт полного сопротивления ибуксировочной мощности.(Т2=5,2)

Наименование. Обозначение. Числовые значения.
1 Число Фруда Fr 0,07 0,14 0,21 0,28 0,34
2 К-т остаточного сопротивления Cr0·10і 0,5 0,5 0,63 1,77 -
3 К-т влияния - - 0,62 0,65 0,60
4 К-т влияния kВ/TaВ/T - 1 1 1,02 1,04
5 К-т влияния kv - 1,03 1,07 1,1 1,07
6 К-т остаточного сопр. испр. Cr·10і 0,50 0,52 0,42 1,29 0,67
7 Скорость судна v=Fr(gL)^1/2 2,57 5,14 7,71 10,28 12,85
8 Число Рейнольдса Re

9 К-т трения, эквив-й пластины Cf0·10і 1,9 1,73 1,64 1,59 1,54
10 Надбавка на шереховатость Ca·10і 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
11 К-т сопротивления выступ. частей Cap·10і 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
12 К-т сопротивления C·10і 2,70 2,55 2,61 3,88 2,95
13 Квадрат скорости 6,60 26,42 59,44 105,68 165,12
14 Полное сопротивление Rx 19,75 74,47 172,10 453,65 540,00
15 Буксировочная мощность EPS 50,8 382,8 1326,9 4663,5 6939,0
16 Скорость судна vs 5 10 15 20 25
17 Буксировочная мощность EPS 69 521 1805 6342 9437

Таблица 3.3

Расчёт полного сопротивления ибуксировочной мощности.(Т3=7,8)

Наименование. Обозначение. Числовые значения.
1 Число Фруда Fr 0,07 0,13 0,20 0,27 0,33
2 К-т остаточного сопротивления Cr0·10і 0,5 0,5 0,63 1,77 -
3 К-т влияния - - 0,52 0,78 0,74
4 К-т влияния kВ/TaВ/T - 0,85 0,84 0,84 0,82
5 К-т влияния kv - 1,03 1,07 1,1 1,07
6 К-т остаточного сопр. испр. Cr·10і 0,50 0,44 0,29 1,28 0,65
7 Скорость судна v=Fr(gL)^1/2 2,57 5,14 7,71 10,28 12,85
8 Число Рейнольдса Re

9 К-т трения, эквив-й пластины Cf0·10і 1,88 1,72 1,63 1,57 1,53
10 Надбавка на шереховатость Ca·10і 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
11 К-т сопротивления выступ. частей Cap·10і 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
12 К-т сопротивления C·10і 2,68 2,46 2,22 3,15 2,48
13 Квадрат скорости 6,60 26,42 59,44 105,68 165,12
14 Полное сопротивление Rx 30,26 111,02 226,07 568,36 699,92
15 Буксировочная мощность EPS 77,8 570,6 1743,0 5842,7 8994,0
16 Скорость судна vs 5 10 15 20 25
17 Буксировочная мощность EPS 106 776 2371 7946 12232

Рассчитаем полное сопротивление движению судна по данным прототипа для полной осадки и построим графическую зависимость Rx = f(Vs), T = const.

Приближённое определение сопротивления по прототипу основано на использовании полученной в результате модельных испытаний зависимости коэффициента остаточного сопротивления CR(Fr), для судна с формой обводов, аналогичной принятой для рассчитываемого объекта, и по возможности с небольшими различиями в основных геометрических характеристиках корпуса. При этом влияние на остаточное сопротивление несоответствия геометрических параметров, как правило, соотношений главных размерений L/B, B/T, y, коэффициентов полноты d, j, а иногда и абсциссы центра величины xc учитывается введением системы корректирующих поправок в исходные значения CR для прототипа. Применение указанных поправок основывается на допущении о независимости влияния на остаточное сопротивление каждого геометрического параметра из числа различающихся у проектируемого судна и прототипа, при этом остальные параметры полагаются постоянными.

Кроме использования для расчёта коэффициента CR по прототипу непосредственно материалов систематических серий, существуют комплекты графиков, построенных специально для определения «коэффициентов влияния». Обычно по таким графикам вычисляют kd, от основных безразмерных геометрических параметров, характеризующих полноту обводов и соотношения главных размерений. Наиболее известные из них диаграммы, построенные И.В. Гирсом, учитывающие влияние относительной длины y = L/, коэффициента продольной полноты j = d/b и отношения ширины к осадке B/T. Именно этими диаграммами мы и будем пользоваться в наших расчётах.


Таблица 3.4

Расчёт буксировочной мощности путём пересчёта коэффициента остаточного сопротивления по прототипу.
Обозначение расчётных величин Численные значения
1

VS,узлы

5 10 15 20 25
2 V,м/с 2,57 5,14 7,71 10,28 12,85
3

V222

6,6049 26,4196 59,4441 105,6784 165,1225
4 Fr 0,07 0,13 0,20 0,27 0,33
5

CR*103

1 1 0,98 0,94 0,93
6

K

- - 1,074 1,067 1,059
7

KL/B

- - 0,94 0,92 1,07
8

KB/T

- - 0,97 0,97 0,97
9

CR *103 =[5]*[6]*[7]*[8]

- - 0,98 0,98 1,13
10 Re

11

CR*103 = f( Re )

1,88 1,72 1,63 1,57 1,53
12

CA*103

0,20 0,20 0,20 0,20 0,20
13

CAP*103

0,10 0,10 0,10 0,10 0,10
14

C*103 =[9]+[11]+[12]+[13]

2,18 2,02 2,73 2,65 2,72
15

RX =(/2)**[3]*[14],кН

25 91 278 479 769
16

PE = [2]*[15] , кВт

63 469 2140 4924 9877

K = CR( CRL/B = CR(L/B=7,38) / CR(L/B=7,5);

KB/T= K(B/T=2,1) / (B/T=2,32);


Информация о работе «Расчёты ходкости и проектирование гребного винта»
Раздел: Промышленность, производство
Количество знаков с пробелами: 25006
Количество таблиц: 10
Количество изображений: 0

Похожие работы

Скачать
27528
19
7

... при z= 3 4. Расчет гребного винта для оценки потребной мощности и оптимальной частоты вращения. Подбор СЭУ   Для расчета примем следующие значения диаметра винта и скорости. D=4,94 м V=15 уз Расчет выполниим в расчетной форме Таблица 2 Приведенное сопротивление: R*, кН 300,0 Полезная тяга: Ре, кН 300,0 Скорость судна: ...

Скачать
41777
0
2

... СЭУ. Обоснование актуальности выполняемой разработки. Анализ специальной литературы, патентный поиск. Расчет элементов системы инертных газов. Составить схему СИГ. Выполнить чертеж общего вида скруббера для СИГ. Выводы и предложения по результатам разработки. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МОНТАЖА (ИЗГОТОВЛЕНИЯ, СБОРКИ ИЛИ ИСПЫТАНИЯ) ЭЛЕМЕНТА СЭУ.Разработка технологического ...

Скачать
67551
6
16

... ^ счет чего резко сокращается стояночное время. Один лихеровоз дедвейтом 40880 т по провозоспособность может за­менить шесть универсальных сухогрузных судов дедвейтом "около 14 тыс. т; Г — лихтеровозы не нуждаются в глубоководных портах, поскольку их грузообработка может осуществляться на от­крытом рейде; — с помощью лихтеров возможна доставка любых видов грузов в мелководные и недостаточно ...

Скачать
89116
4
28

... равна 380 кН. Это и есть усилие, на которое следует подбирать буксирный трос. 4. Разработка буксирного устройства и кранцевой защиты для обеспечения буксировки аварийного судна транспортным судном 4.1 Буксирное устройство на ледоколах При проектировании буксирного устройства и кранцевой защиты для транспортного судна я основывался на принципиальной схеме буксирного устройства судов ...

0 комментариев


Наверх