Багатоцільовий глісуючий катер

 

 

 

 

2. Расчет ходкости.

 

Введение.

 

Для того чтобы заданное значение скорости было обосновано, следует учесть сопротивление воды движению судна, действие его движителя и, наконец взаимодействие системы «корпус – двигатель – движитель».

Сопротивление воды движению судна зависят от его размеров (водоизмещение, размерения), коэффициентов полноты и другие характеристики формы которые в месте с характеристиками движителя определяют мощность энергетической установки (далее ЭУ). С другой стороны, без знания, хотя бы в первом приближении, мощности ЭУ нельзя определить размер самого судна. По этому сразу же после появления на судах ЭУ, почти полтора века назад, стали разрабатываться зависимости, связывающие мощность ЭУ со скоростью судна и его водоизмещением . Малое количество величин, входящих в эти зависимости при использовании их в начальной стадии проектирования, соответствует ограниченности данных о судне. Ограниченность данных снижает точность этих зависимостей. Известно что достаточно точный подсчет мощности ЭУ судна делается только после определения его водоизмещения и ряда других характеристик по алгоритму, не укладывающемуся в одну формулу. Окончательное определение мощности ЭУ и скорости проектируемого судна производится обычно путем испытания в бассейне модели этого судна.

 

3.1. Исходные данные.

Исходные данные проектируемого катера приведены в таблице №3.1.1.

 

Таблица исходных данных для расчета ходкости.

  Таблица №3.1.1

№ п./п.	Наименование величины	Обозначения	Единицы измерения	Численное значение
1.	Водоизмещение судна		кН	359,6
2.	Длина катера по скуле		м	24,9
3.	Ширина катера по скуле на миделе		м	4,29
4.	Угол внешней килеватости на миделе		градус	11
5.	Отстояние ЦТ судна от транца		м	8,74
6.	Скорость катера		уз.	27
7.	Коэффициент кинематической вязкости: -  для модели -  для проекта		м/с2	1,15x10-6 1,61x10-6
8.	Плотность воды		кг/м3	1025
9.	Надбавка на шероховатость корпуса		-	0,1x10-3

 

 

 

3.2. Приближенное определение потребной мощности двигателя катера.

На начальной стадии проектирования, когда найдены лишь ориентировочные значения главных размерений и водоизмещения, очень важно оценить наиболее вероятные пределы достижимой скорости или потребной мощности.

Для этой цели могут быть использованы различные графики, построенные по статистическим данным, или приближенные эмпирические формулы.

Предварительная оценка потребной мощности или достижимой скорости может быть произведена также по методу использования суммарного пропульсивного качества , основанного на теоретической зависимости от и статистических данных по зависимости .

Если сопротивление представить в виде , известное соотношение , выражая в первом приближении мощность, можно записать так:

,

где  – произведение гидродинамического качества корпуса на пропульсивный коэффициент , является достаточно характерной и устойчивой величиной, находящейся в определенной зависимости от чисел Фруда.

 – значение величины снято  с рисунка 3.5 [1];

кг – водоизмещение катера;

м/с – скорость катера узлов;

м/с2 – ускорение силы тяжести;

кВт.

 

3.3. Расчет буксировочного сопротивления и мощности.

Сопротивление воды движению глиссирующего судна слагается из сопротивления трения и сопротивления давления, а характерные особенности изменения составляющих сопротивления глиссирующих судов по сравнению с водоизмещающими судами заключается в следующем:

- сопротивление трения  существенно зависит от смоченной  поверхности катера , резко изменяющейся с изменением его скорости;

- сопротивление давления  при заданной нагрузке в основном  определяется углом ходового дифферента и связано не только с образованием волн, но и с появлением брызговой струи под действием значительных градиентов давления на участках глиссирующей поверхности, соприкасающейся с возмущенным уровнем воды.

Расчет буксировочного сопротивления и мощности глиссирующего катера выполняется с использованием результатов испытаний систематической серии моделей глиссирующих катеров большого водоизмещения БК, принятых в качестве прототипа в части обводов корпуса, основные геометрические элементы теоретического чертежа моделей серии БК приведены в таблице №3.3.1.

Построение серии БК Было выполнено в работе Бунькова М.М. «Исследование сопротивления глиссирующих корпусов» опубликованной в журнале «Катера и яхты» №2 в 1974 г. Серия БК состоит из 37 моделей судов с остроскулыми обводами, а также с остроскулыми образованиями в кормовой оконечности и лекальными обводами в носовой. Они разделены на четыре группы, отличающиеся друг от друга как основными геометрическими элементами так и формой обводов.

Группу А составляют модели, имеющие одинаковые главные размерения, но различную форму шпангоутов. К группе Б относятся модели с остроскулыми безреданными обводами; к группе В – со смешанными обводами. Группа Г состоит из моделей с остроскулыми реданными образованиями.

В данном случае выбор модели осуществлялся из группы моделей А так как она более всего соответствует по параметрам к проектируемому катеру и позволяет сделать выбор модели по форме ее обводов.

 

Основные элементы моделей серии БК. Таблица №3.3.1

Модель	Длина модели по скуле, ,	Ширина модели по скуле на миделе ,м	Ширина модели по скуле на транце , м	Угол внешней килеватости на миделе , град.	Угол внешней килеватости на транце , град.	Относительная длина	Сужение кормовой оконечности
1	2	3	4	5	6	7	8
Группа А
БК-1	2,94	0,56	0,42	15,5	0	5,25	0,75
БК-2	2,94	0,56	0,42	15,5	0	5,25	0,75
БК-3	2,94	0,56	0,42	15,5	0	5,25	0,75
БК-4	2,94	0,56	0,42	15,5	0	5,25	0,75
БК-5	2,94	0,56	0,42	15,5	0	5,25	0,75
БК-6	2,94	0,56	0,42	15,5	0	5,25	0,75
БК-7	2,94	0,56	0,46	26	8	5,25	0,82
БК-8	2,94	0,56	0,518	14	7	5,25	0,925
БК-9	2,94	0,56	0,47	16,2	2	2,25	0,84

 

3.3.1. Расчет безразмерных характеристик проектируемого катера для выбора из ряда моделей БК:

- коэффициент статической нагрузки определяется по формуле:

где  – водоизмещение катера;

 м/с2 – ускорение свободного падения;

м – ширина на миделе;

- относительная центровка  проектируемого катера определим  из формулы:

,

м – отстояние ЦТ катера от транца;

м – длина катера по скуле;

;

- угол внешней килеватости ни миделе:

;

- относительная длина  проектируемого катера определяется  из формулы:

,

где  м – длина катера по скуле;

м – ширина на миделе;

.

 

3.3.2. Выбираю исходные данные модели БК-1, наиболее близко подходящие к проектируемому катеру. Модель БК-1 имеет остроскулую по всей длине форму шпангоутов, характерную для мореходных безреданных глиссирующих судов. Параметры модели БК-1 приведенные в таблице №3.3.1.

 

Параметры модели БК-1. Таблица №3.3.1

№ п./п.	Название величины	Обозначение	Размерность	Численное значение
	Длина модели по скуле		м	2,94
	Ширина модели по скуле на миделе		м	056
	Ширина модели по скуле на транце		м	0,42
	Угол внешней килеватости на миделе		градусы	15,5o
	Угол внешней килеватости на транце		градусы	0o
	Относительная длина		–	5,25
	Сужение кормовой оконечности		–	0,75
	Коэффициент статической нагрузки		–	0,427
	Водоизмещение модели		H	750
	Относительная центровка		–	0,40

 

3.3.3. Определяю масштаб модели БК-1 по отношению к проектируемому катеру:

,

где  Н – вес проектируемого катера;

Н – вес модели;

.

 

3.3.4. Пересчет на натурное судно данных испытаний модели БК-1 по общепринятой методике произведен в таблице №3.3.2.  
Расчет сопротивления глиссирующего судна. Таблица №3.3.2

№ п/п	Характеристика	Значения характеристик при заданных числах
		1,00	1,50	2,00	2,50	3,00	3,50	4,00
1	2	3	4	5	6	7	8	9
		2,04	3,06	4,07	5,09	6,11	7,13	8,14
.	(из таб. №2.13)	0,05	0,09	0,11	0,14	0,16	0,17	0,19
.	Н	34,5	64,4	82,8	105,0	116,5	128,0	142,5
		0,80	0,87	0,82	0,75	0,60	0,65	0,64
		2,35	2,56	2,41	2,20	2,00	1,88	1,87
		9,0	8,8	7,9	7,0	5,45	4,85	4,85
		1,61	1,53	1,40	1,25	0,97	0,87	0,87
		4,15	9,35	16,6	25,9	37,3	50,9	66,0
		9,98	8,58	6,80	6,17	6,12	5,40	4,75
		4,14	6,75	8,45	9,66	10,50	11,60	13,10
		3,46	3,20	3,08	3,01	2,97	2,93	2,88
		6,52	5,38	3,72	3,16	3,15	2,47	1,87
		5,71	8,56	11,39	14,24	17,09	19,95	22,77