Кристи М.К. - Танки - основы теории и расчёта, страница 64

Из ураипсния проекции на направление А1: >>>= (ы — (с) со5 а откуда «>! !5!п а + >г С05 а) + 7>>г — гз !Π— ! >) с05 а 2-й этап разрешзется как движение на подьем с постепенно зозрастающей реакцией грунта, а потому всегда обеспечен, если первый этап пройден. 11. Вход в воду В предположении герметичности танка на всю глубину погружения различие з условиях входа и выхода из иоды заключается 5 следующем: 1) при входе винт действует только тогда, когда танк всей опорной частью гусениц сошел с берега и даже несколько продвинулся вперед; до этого тяга может быть создана только гусеницей; 2) вход в воду возможен при любом угле в пределах продольной остойчивости, и наконец, 3) при входе в воду можно использовать живую силу движения танка на берегу; чтобы предохранить при этом машину от чрезмерного зарывания носом, достаточно снабдить ее горизонтальным рулем (о чем подробнее будет сказано ниже) или иметь достаточную скорость.

Глава Н! СОПРОТИВЛЕНИЕ ВОДЫ ДВИЖЕНИЮ ТАНКА В тяговом рзсчете сухопутных машин сопротивление их двин<ению определяется помимо качеств этих машин качествами грунта; с этой точки зрения из четырех свойств воды, заменяющей в нашем случае ~рунт, а 1 именно: смачиваемости, сцепляемости,. вязкости и тяжести, мы будем име>ь в виду только два последние свойства. Вязкость и тяжесть воды являются причиной затраты энергии на передвижение тел в воде. 392 Сопротивление от сил вязкости рзсчлеияется на: а) сопротивление тренин и б) сопротивление формы. Благодаря силам тяжести воды перемещающееся в ней тело вызывает на водной поверхности щ>лнообрздшишия, па что требуется дополнительный расход энергии. При определении сопротивления золы аналн>ическим способом поверхность иоды принимается абсолютно плоской.

1. Общее выражение для силы сопротивления диня!енмю тела в'жидкой или газообразной среде !!рс>к е чем говорип, о способах подсчета слагающих сопротивления, црелгюрительно сост,>з»м общее иь>ра>кение для определения его. Будем считать, что сила соиротизлени,> Я связана с плоти»стью среды р линейными размерами !. и Скорое>ью 2> плавающего тела следующей , зависимостью: > ! > !>Э>УУО» Неизвестные х, у и з легко определяются из услозия тождественности размерности слева и справа, считая э отвлеченным числом,— коэфицнг»>ом пропорциональности приведенных всличин; У!= э>!!.— — т!.! 2 где >и — масса, а ! — время. т — 5 р = — =- н>А з' Эг уг! — г Подставив в выражение для )!, получим: — 2 й .гх — зх!у !г или !! — 2 ! ! — ах+у-!-г! — г Приравнивая показатели степени каждого множителя правой и левоВ частей, получим; х=1, у=2 и 5=2..

Заменяя х, у и з их значениями в выражении /!, получим; !! = 75о!.2 мз, где коэфициент !5 есть функция сил вязкости линейных размеров тела и скорости перемещения; !2 имеег тожаестзенное зна >ение для динамически подобных сравниваемых тел н, как сказано, — величина отвлеченная. 2.

Динамическое подобие Под динамическим подоб> ем двух геометрически подобных тел, обтекаемых потоком, понимается геометрическое подобие траекторий, описы- зоз — =1 р йг г м м /сок. и во втором Фиг. 147. Удельное сопротивление в функции скорости. Фяг. 146. Удельное сопротивление з функции длины доски. ваемых частицами жидкости, при равенстве коэфициентов подобия к. Следовательно, если два тела динамически подобны, то отношение сопротивлений движению их таково: г г % я»е15» г г' ~'г ггег~а Не касаясь вывода, заметим, что если сопротивлени" у' е об словлеио только силами вязкости, то где 8= ~ и р — коэфициент вязкости в кг мг сек.

Коэфициеитй в этом г случае носит название числа Рейки цдса. Если сопротивления вызываются только силами тяжести, то в обоих случаях о — скорость движения телз. Последнее соотношение носит название лодогйш Соруда. Следовательно, в первом случае отношение сопр с и отивлений оригинала и модели Р 5' йт !.'„', т. е. сопротивления относятся, как водоизмещения динами чески подобных систем. 3. Сопротивление трения корабля Под сопротивлением тргнил понимается проекция иа н р я иа нап авление движения всех касательных сил, действующих на смоченную поверхность ко абля.

Касательные силы возникают как между отдельными струями волы, так и между окружающей водной средой и кораблем; следовательно, при отсутствии волн и вихреобразозаний сопроти тизление трения слагается из: сопротивления трения примыкающего к кораблю с д лю слоя воды о его борты, сопротивления трения между отдельными слоями д ями воды и наконец, из работы нормальных сил. Последняя слагающая является следствием дзижеб я.

В су овой практике ею обычно пренебрегают, ввиду ее ные аботы малости, а потому становится возможным экспериментальные ра оты вести при неподвижном корабле, обтекаемом потоком волы, Первые опытные зависимости между сопротивлением трения и скоростью длиной, а также гладкостью перемещающейся в воде поверхности дал английский инженер Вильям Ф руд (1870 — 1875 г.). 4ч Опыты Фруда Лля того чтобы получить сопротивление трения кора , ру у бля Ф д буксировал лоски различной длины и гладкости с различными скоростями 304 в бассейне, отождествлял доску с кораблем. Лоски, употребляемые Фрудом, имели незначительную толщину и скругленные кромки, так что поток, обтекающий доски, можно принять за поток двух измерений, О мгами установлены лза основных положения: 1) за пределами 15 м 150 фут.) ог передней крочки сопротивление на единицу алины практически остается постоянным (фиг.

146), что объясняешь ся наличием попутного потока жидкости, в результате которого тиоситгльная скорость между доской и жидкостью падает, а следовательно, сопрогизлеиие трения уменьшается; 2) удельное сопротивление трения пропорционально степенной функции ог скорости. 1)нследиее про»шгавлено на фиг.

147. Общее сопротивление выражено »Ррудом формулой: где 7»' — сопротивление в фунтах, 7 — коэфлциент 7= 0,02, 5- — смоченная поверхность доски 1корабля), о — скорость в фу гум ин. и а показатель степени; и = 1,83. Написанная формула дана Фрудом, исходя из того, что 7" и н не зависят от скорости. Имея таблицу, мы можем подсчитать»т для задан- ных условий движения корабля. 5.

Другие работы по определению сопротивления трения После Фруда работа по определению сопротивления трения не прекращалась. Очень большое распространение получили таблицы Тидема на, ко~орые, надо полагать, созданы на основе опытов Фруда и содержат лишь накидку 8 — 12е,', На принципиально иной основе провел испытания Ге б е р с (1921 г.), применив при буксировке досок метод подобия и обобщив свои результаты в виде формулы: )7=0,0103 р5пг~ -) 11ри совершенно гладких досках и непогруж< нпой кромке Геберсполучил срелнее удельное сопротивление на 6 — -йч1э меньше Фруда. Следующей большой рабогой были опыты Кем п ф а (192$ г.) по буксировке труб. На основе опыгоз Кемпф пришел к выводу, ч<о улельное сопротиэлеиие ие изменяется от положения элемента по длине тела за пределами 3 — 6 м от носовой части, т.

е. принципиально — к тому же, что и Фруд.. В заключение приведенных и многих других испытаний можно сделатье вывод: удельное сопротивление движению тела, обтекаемого потоком двух измерений, зависит лишь от скорости о и смоченной поверхности 5'. В тех же случаях, когда поток, обтекающий тело, трехразмерный, соблюленне геометрического подобия для сравнения удельныХ сопротивлений необходимо. Метод Фруда идет я обход метода экстраполяции согласно ураэне- '- 2 нию,<<<1ьни' ( — ) и, имея формулу я =Йя", дает воэможность подсчета дла танка слагающей сопротивления трения (помощью таблий) без особых заа<йулп< ний, ввиду чего мы его и рекомендуем там, где есть необходмые(ьть расчлененного подсчета сопротивления движению.

танка. 6. Метод испытания моделей 7. Влияние конструкции танка на сопротивление трения Из всего сказанного выше можно сделать эынод: чем больше смоченная поверхность тела (корабля, танка), тем больше сопротналения тре. ния, при я = сопзй Но при одном и том же объеме смоченная поверхность может быть различной; таким образом с точки зрения сопротивления трения перед конструктором стоит вопрос, как при сохранении водоизмещения постоянным сделать смоченную поверхность минимальной.

В применении к танку, корпус которого можно принять за ящик, зопрос сводится к соотношению мегклу шириной В и глубиной погружения л, при которых вели <ина В (- 2й будет минимальной. Обозначая В Л = о и В + 211 = р и исключая Л, получим: В+ы=р; 25 приравнивая первую производную 2$ < ] Вз к нулю, найдем: В = 25, или В = 2 1ь Молглью какого-либо тела называется другое ему подобное, т. е.

такое <ело, отношение геометрических размеров которого к соотэетстау<ощим размерам другого есть величина постоянная. В тех случаях, котла необходимо определить сопротивление, вызванное силами вязкости, т. с. сопротивление трения и аодоеоротного, прибегают к методу испытания моделей, вполне погруженных и жидкость на таку<о глубину, чтобы не было яолнообразоааний.

При этом, кроме геометрического подобия, для псрсноса результатоз испытания модели на оригинал, необходимо соблюдение динамиче'ского полобия, т. е. соблюдение ранее написанного соотношения Рейиольдса: и1, оД Олнако метод испытания моделей практически осуществить не так просто. В самом деле, если модель сделана хотя бы з ',<, натуральной эеличины, т. е. - = 5, и мы принимаем, что о< = я, т.

е. испытание 1, и плананис происходят и олной и той же жидкости, то получим: оз — - '=5 << < следовательно, если и< = 5, то ю = 25 км!час. Получить такую скорость э бассейне предстааляет уже большие затруднения. Другим неприятным моментом будет эелнчина полученного сопротивления при буксировке' молели на высоких скоростях.

Эти сопротиаления будут столь высокими, что вопрос крепления модели и замер сил также будут затруднительны. 306 8. Сопротивление формы „Сопротивлением формы называется проекция на направление даижения равнодействующей нормальных давлений струй потока на смоченную поверхность корабля. Физический смысл этого вида сопротивления заключается э том, что, начиная с некоторой скорости, обтекающий поток изменяет саой режим струйного или турбулентного течения на течение с развитыми зихреобразозаниями. По мере обтек<пня потоком корабля расход энергии на образование вихрей унеличизаезся, и, если принять скорость потока и глубину его (напор) постоянными, то источником энергии на зизреобразоаание может быть только даяление жидкости, которое к концу обтекания меньше, нежели н начальный момент. Это заключение вытекает из уравнения Берн у лл и: р+ ро~+ р1<+ е = С< выражающего собой закон сохранения энергии потока, Если даа средних члена будут постоянными, то образование вихрей е может происхолить только за счет первого члена.

Следовательно, разнодейсгзующая нормальных давлений на переднюю часть корабля неравна равнодействующей нормальных давлений на заднюю часть, т. е. получается торможение, называемое сопротивлением формы. 9. Методы определения сопротивления формы Сопротивление формы можно определить двумя способами: а) Буксиров<ой дублированной смоченной части модели корабля (та1<ка), полностью погруженного я воду (фиг. 148) на такую глубину, при которой на поверхности воды не будет нолнообразозания. Разность между полученным, гаким образом, сопротивлением движению корабля и сопротивлением трения, подсчитанным по способу Фруда > дает искомое значение сопротивления формы.