Вопрос 4. Буксировочная мощность и пропульсивный коэффициент комплекса винт-корпус

Ответ:

Буксировочное сопротивление и буксировочная мощность судна. Суммируя все рассмотренные выше составляющие, полу­чаем буксировочное сопротивление в целом

R = R_F + R_Vp + R_w + R_A + R_AP + R_AA.

Строго говоря, в этой формуле фигурируют не все составляющие сопротивления. Так, например, у судов весьма полных обводов (d > 0,8) может наблюдаться сопротивление от разрушения носовой подпорной волны Rwb, а также индуктивное сопротив­ление R ₁, объясняющееся созданием двух интенсивных вихрей в носовой оконечности. У многих быстроходных судов нельзя пренебречь брызговым сопротивлением; СВП свойственна специфическая составляющая — импульсное сопротивление. Вооб­ще все эти составляющие имеют место для любого судна, одна­ко обычно их можно не учитывать без ущерба для точности рас­четов.

Буксировочным сопротивление называется потому, что если бы судно буксировалось, то к тросу необходимо было бы приложить именно такое усилие.

Для обеспечения судну заданной скорости движения нужно затратить определенную полезную мощность Ре, которую по-аналогии с сопротивлением тоже называют буксировочной

(1).

С учетом общей формулы сопротивления (1) можно запи­сать в виде

(2).

откуда следует, что буксировочная мощность возрастает про­порционально как минимум третьей степени скорости. Как ми­нимум— потому, что коэффициент полного сопротивления С в свою очередь растет с увеличением скорости (точнее, числа Фруда).

Мощность главной ЭУ судна Р _в всегда больше буксировоч­ной

(3).

Пропульсивный коэффициент h_D характеризует эффектив­ность работы движителя, учитывает потери энергии как в самом движителе, так и возникающие за счет его взаимодействия с корпусом.

Значение пропульсивного коэффициента у современных су­дов изменяется в достаточно широких пределах и в основном определяется коэффициентом полезного действия движителя. Коэффициент полезного действия пере­дачи мощности hs зависит от ее типа.

Потери энергии в судовых передачах относительно невели­ки— для наиболее распространенной прямой передачи от дви­гателя к движителю они составляют не более . Таким образом, мощность судовой силовой установки Ps практически полностью определяется гидродинамическими факторами: со­противлением корпуса, эффективностью движителя и скоростью движения судна.

Сила засасывания

Работающий за кормой гребной винт вызывает подсасывание масс воды, вследствие чего кормовая оконечность обтекается с большими скоростями, чем при неработающем винте. Это вызывает падение давления в корме и увеличение сил трения, благодаря чему на корпусе возникает дополнительная сила Т, направ­ленная против движения судна, которая называется силой засасывания. Эту силу

оценивают в долях упора, развиваемого винтом. Отношение называют ко­эффициентом засасывания.

Таким образом, упор винта уравновешивает не только силу буксировочного сопротивления, но и силу засасывания P = R + T, так что на преодоление силы R идет часть силы упора R = P_e=P-T = P(1-t). Сила Р_е называется эффективным

упором или тягой винта.

Коэффициент засасывания зависит от формы судна и приближенно может быть оценен в долях попутного потока:

t = С W

где с = 0,5...0,7 при установке за винтом профилированного руля.

При работе винта в режимах, отличающихся от расчетного, следует учиты­вать, что коэффициент засасывания зависит от скольжения s\, выражающегося через поступь :

Зависимость коэффициента засасывания от скольжения определяется формулой:

где - коэффициент засасывания при работе винта на швартовых,

а поступь и коэффициент засасывания / соответствуют расчетному режиму гребного винта.