Влияние скорости хода на сопротивление качке

ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ ХОДА И КУРСА КОРАБЛЯ НА КАЧКУ

МЕРЫ ПО БОРЬБЕ С ВРЕДНЫМИ ПОСЛЕДСТВИЯМИ КАЧКИ

Главной задачей курса качки корабля является не только изучение качки как явления, но и решение практической задачи о том, какими способами можно уменьшить вредные последствия качки. Качка корабля должна быть умеренной, т.е. небольшой по амплитуде и плавной. В зависимости от назначения корабля, от рода перевозимого груза, от требований прочности назначаются те или иные требования, например, к максимальным углам наклонения или к суммарным ускорениям в заданной точке корабля (в носу, на борту, на мостике и т.д.). Эти требования изучаются обычно в специальных курсах. Мы же рассмотрим общие принципы обеспечения умеренности качки.

Существуют три группы мероприятий по умерению качки:

1. Проектировочные;

2. Конструктивные;

3. Эксплуатационные.

Проектировочные мероприятия проводятся еще в процессе проекти-рования корабля. Это обычно выбор таких главных размерений, формы корпуса, весовой нагрузки и т.д., которые обеспечивают благоприятную качку. Например, выбор шпангоутов, близких по форме к прямоугольникам, приводит к увеличению сопротивления качке и, следовательно, к уменьше-нию амплитуд. Повышение положения центра тяжести приводит к уменьшению метацентрической высоты, что также является благоприятным фактором. Однако корабль – это сложнейшая система, поэтому такие мероприятия должны проводиться очень осторожно, с учетом изменения других мореходных или эксплуатационных качеств, которое иногда может иметь неблагоприятный характер. Задача оптимизации качеств корабля является очень сложной, комплексной.

Конструктивные мероприятия подразумевают установку тех или иных успокоителей качки.

Эксплуатационные мероприятия подразумевают выбор судоводителем такой скорости хода корабля и курсового угла, чтобы качка была минимальной.

Скорость хода влияет на сопротивление качке. В настоящее время этот вопрос еще активно изучается. Исследования показали, что коэффициент затухания бортовой качки на ходу больше, чем на стоянке, в то же время для продольной качки при некоторых скоростях может быть увеличение сопротивления качке, при некоторых уменьшение, особенно при движении корабля навстречу волне.

Объясняются эти особенности тем, что изменение сопротивления на ходу обусловлено тремя причинами.

1. Если рассматривать корабль как крыло малого удлинения, то увели-чение момента сопротивления бортовой качке получается из-за возник-новения на накрененном корпусе подъемной силы, направленной против наклонения. Используя это положение, А.Н. Холодилин предложил следующую эмпирическую формулу для добавки к безразмерному коэффициенту затухания

, (5.1)

где - коэффициент общей полноты корабля;

Т – осадка;

В – ширина корабля;

L – длина корабля;

h₀ – метацентрическая высота;

g – ускорение свободного падения;

- собственный период бортовой качки;

- безразмерная скорость – число Фруда.

Г.В. Соболев предложил теоретическую формулу

. (5.2)

Обе эти формулы дают близкие результаты, однако при больших скоростях несколько занижают добавки.

2. С.Н. Благовещенский предположил, что причиной возникновения до-

полнительного сопротивления является необходимость возбуждения при переходе корабля в новое место новой системы корабельных волн, на что тратится много энергии, в то время как на стоянке сначала волны возбуждаются, а затем тратится совсем немного энергии только на их поддержание.

Приближенная формула, предложенная С.Н. Благовещенским,

(5.3)

является более полной и учитывает обе причины возникновения дополни-тельного сопротивления.

3. При продольной качке в процессе определения сопротивления корпуса

корабля обычно суммируются коэффициенты сопротивления вертикальной качке плоских шпангоутов. Величины этих коэффициентов в значительной мере зависят от частоты качки, которая равна кажущейся частоте (п. 3.5). При увеличении скорости хода кажущиеся частоты становятся выше, а коэффициенты сопротивления меньше. Это легко прослеживается в практических расчетах продольной качки.

Дата добавления: 2015-07-02