Л.И. Седов - Методы подобия и размерности в механике (1944) (1155751), страница 15
Текст из файла (страница 15)
При. более точном определении остаточного сопротивления оказывается, что наиболее существенны следующие параметры з): У. = — и Х) В Б т' где х есть площадь миделя,  — ширина корпуса, а Т вЂ” осадка. Коэффициент Х называется призматическим коэффициентом полноты. Помимо указанных основных параметров можно учитывать также параметры,: определяющие влияние на сопротивление различных величин, характеризующих форму миделя, форму. носа, форму кормы и т. п. При изучении движения кораблей рассматривается буксировочное сопротивление корабля без винтов %".и сопротивление %" при наличии вращающихся винтов, вызывающих упор (тягу), под действием которого происходит движение.
В' последнем случае а) Воуеге, Твеог)е ба ватке, Раг!в, 1927. т ) Экспериментальные данные о зляяяки Р, ф, Х н — ва остатеч- В Т. иое сспротивлевяе для некоторой серии корпусов содержатся в визге: Тау1ог, фреев апе Рожег о1 ЗЫрз, ЮазЫпй1оп, 1933. 72 при равномерном 'установившемся движении сопротивление йг равняется горизонтальной составляющей от упора винтов. Сопротивление 1р' является характеристикой корпуса, независимой от Рвс. 15. Остаточнае сопрогизленае вв тонну водо.
зиещения в функции козффнпиевта заострения ф н-числа Фруда Го по водоизиещению. свойства движителя. Благодаря взаимодействию между корпусом и ввнтсм сбычно имеет место неравенство 1г" ( 1г"'. Если корпус, вийт и его расположение, скорость движения, водоизмещение и все размеры заданы,. то этим определяется сопротивление, а также необходзмое число оборотов винта и и 73 необходимая мощность на валу винта Е. Вместо скорости в качестве определяющей величины можно взять мощность Е или число оборотов л; в таком случае величиной, подлежащей определению, станет скорость. ' Произведение йг"и определяет собой эффективную мощность, затрачиваемую на продвижение корабля.
Эта мощность всегда меньше мощности Ег развиваемой на валу винта, так как часть мощности Е расходуется ' на дополнительные возмущения воды винтом прн создании упора. %' в Отношение — = и называется пропульсивным коэффициентом. Е Величина и характеризует качество корпуса, качество винта н его работу во взаимодействии с корпусом. Лучшие сула характеризуются повышенными значениями пропульсивиого коэффициента. Для кораблей с заданной формой обводов,' с заданным коэффициентом ф, с определанным винтом и определвнным его расположением относительно корпуса пропульсивный коэффициентможно л' рассматривать при постоянном отношении — (Š— диаметр винта) А как функцию числа Фруда и числа Рейнольдса илн как функцию поступи винта — и числа Рейнольдса; при небольших изменениях ля числа Рейнольдса влияние числа Рейнольдса незначительно.
При варнировзнии формы корпуса и геометрических данных винта значение т~ будет зависеть от параметров, определяющих форму корпчса и винт. В некоторых случаях эти влияния осуществляются через изменение сопротивления корпуса, которое можно рассматривать независимо от работы винта, в других случаях в через хар'ктеристикн винта, которые не зависят от формы корпуса.
Наконец, встречаются вопросы, в которых значение пропульсивного коэффициента- связано с взаимодействием корпуса и винта. В современном судостроении наблюдается стремление к постройке больших судов. Приведвм некоторые простые соображения, которые говорят в пользу этой тенденции. Формуле (2) можно придать несколько иной вид: У'= [сг (и) + с,„(ф, Г)] р —, (4) где В 1 см =2с ~А~ Рз Возьмем два геометрически подобных судна с водоизмещениями, пропорциональными кубу линейных размеров: и и 7з ~з 1 3 74 что равносильно естественному допущению о подобии подводных частей. Очевидно, что.
смоченная площадь 8 пропорциональна квадрату линейных размеров. Пусть Ь,' и ув суть характерные соответствующие длины 7. > С . При одной и той же скорости движения имеем: 1 Яя~Кг и Рз(Р~ Из опыта известно, что с увеличением числа Рейнольдса коэффициент с убывает [см.
формулу (3)) и что с уменьшением числа циен т Фруда коэффициент с также убывает (по крайней мере, в диапазоне небольших значений числа Фруда Р < 0,5, характерных для практики). Типичная зависимость с' от числа Фруда показана на фиг. 16. Если движете пРоисходнт с оди- г иаковой скоростью, то отношение сопротивлений — равняется отно. й1' %'т шению мошностей или, при одина- ру казом коэффициенте полезного действия, отношению расходов топлива в единицу времени. Количество печ Р ревозимых грузов пропорционально аг йг й.г г~ их водоизмешению, т. е. кубу линейных размеров. Стоимость перевозки одной Рнс.
16. Типичная кривая для тонны определяется отношением веса коэффициента остаточного соизрасходованного топлива к весу протявлеиия г„в функции чяс. перевезднного груза. При одинаковой скорости движения отношение стоимостей Я и ф перевозки одной тонны на расстояние одного километра представится формулой: юг У/~1'з Последнее отношение можно рассматривать нак один из важнейших элементов, характеризуюших выгодность эксплоатации. На основании формулы (4) можно написать: Оя гг(йя) + г (Ря), Е1 71 х (5) От гГ(йа) + г (Гз) 1е Уя где х есть некоторая величина, меньшая единицы и уменьшающаяся с увеличением отношения А,' сг' Формула (5) показывает, что величина Яя убывает быстрее, чем обратно пропорционально увеличению размеров судна. При одина- 75 козой скорости движения отношение мощностей растйт медленнее, чем пропорционально квадрату линейных размеров. Рассуждая аналогичным путем, можно показать, что если с увеличением размеров увеличивать мощность пропорционально кубу линейных размеров, то скорость увеличиваегся, а время доставки и стоимость перевозки тонны груза на один километр уменьшаются.
В 17. ГЛИССИРОВАНИЕ ПО ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ. Глиссированне представляет собой скюльжение по поверхности воды. При глнссировании поддерживающая сила почти целиком обусловлена динамической реакцией воды. При движении водоизмещающих судов поддерживающая сила, как и в покое, представляет собой архимедову силу, обусловленную увеличением гидро- статического давления на глубине. 'Принцип глиссирования выгоден для быСтроходных судов.
Современные быстроходные торпедные катеры являются глиссерами. Разбег гидросамолйтов в воде прн взлете и пробег после посадки сопровождаются глиссированием. Явление глйссирования судна с заданной формой может происходить при различной ориентации судна относительно водяной поверхности. Ориентация судна относительно воды имеет существенное значение. Число параметров, определяющих движение глиссера или гидросамолета с заданными геометрическими формамн, больше, чем в рассмотренном выше случае движения водоизмещающих судов. Прн глиссировании, креме осадки или смоченной площади, необходимо задать ешли угол дифферента 0 (угол с горизонтом некоторого фиксированного на судне направления).
Вместо осадки и угла дифферента 0 можно задать нагрувку на воду Ь, положение центра тяжести судна и момент относительно центра тяжести внешних сил, но не гидродинамнческих сил, а нзпример, аэродинамических. На практике удобно 'выбирать в качестве определяющих величин нагрузку на воду и угол дифферента. Оставлая общую постановку вадачи о глиссировании такой же, как и в .случае движения корабля, мы приходим к выводу, что явле-ние установившегося глиссирования. судна с заданной геометрической формой можно определить следующей системой параметров: В,б,й,п,р,й;р,. Совокупность динамически подобных движений и все безразмерные комбинации, образованные из различных механических величин, определяются значениями безразмерных параметров: 6, — =С,, ~ =-И, = Р.
ейр (1) ахи ' н, ' уев 76 цо сравиеиию с дпижением водоизиещаюп(их судов пришлось ввести в рассмотрение дополнительно угол хода О, который может иметь различные значения в сравниваемых движениях. Для водоизмещающих судов различие в углах хода для движений, сравнение которых имеет практический интерес, можно считать несуществепиым. Свойство весомости воды сказывается через посредство параметров, содержащих ускорение силы тяжести. В системе (1) имеется два параметра,'содержащих й", а именно Сь и Р. Эту систему можно заменить системой: га 2С~ (2) ' в которой ускорение силы тяжести входит только через число В у~В ' Явление глиссирования носит ясно выраженный ударный характер. Впереди глиссирующей лодки вода практически покоится, затем в краткий промежуток времени вода приводится в движение надвигающимся днищем лодки.
Это дазт основание предположить, что инерционные силы являются. главными силами, по сравнению с которыми силы веса частиц воды малы, и ими можно преиебречь. Предположение о несущественности весомости частиц воды равносильно предположению о несущественности параметра л, а следовательно, и числа Фруда в системе параметров 8, Сл, В и Р. Для режима глиссирования (большие значении числа Фруда) несущественность влияния свойства весомости воды па ряд основ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
