Сопротивление трения и его расчет

Сопротивление трения судна рассчитывается как сопротивление эквивалентной пластины, т.е. пластины, имеющей площадь равновеликую площади смоченной поверхности судна и длину, равную длине судна по действующую ватерлинию, с введением поправок на влияние кривизны и шероховатости поверхности судна.

В соответствии с (8.5) для сопротивления трения запишем:

R_f=(kc_f+c_M)^Qu² (8.6)

где с f - коэффициент сопротивления трения плоской гладкой пластины;

к - коэффициент, учитывающий кривизну поверхности судна; с_ш - надбавка на шероховатость поверхности; Q - площадь смоченной поверхности судна.

Коэффициент сj- зависит от характера (режима) движения жидкости в

пограничном слое. При малых числах Рейнольдса наблюдается ламинарное движение, т.е. слоистое движение, при котором отсутствует перемешивание частиц между слоями жидкости. При больших числах Рейнольдса ламинарное движение теряет устойчивость и переходит в турбулентное, сопровождаемое интенсивным перемешиванием частиц и обменом энергией между слоями жидкости.

При движении судов практически по всей длине обтекание имеет турбулентный характер и величина су (Re), полученная экспериментально,

хорошо аппроксимируется функцией, график которой показан на рис.8.2 а:

0, 455

(lgRe)^: „ uL

где Re =------------ число Рейнольдса;

v

L - длина судна по ватерлинии, м;

v - кинематический коэффициент вязкости, м²/с; при t=15°С он

равен у=1, 187-10" ⁶ м²/с, при другой температуре его можно определить по рис. 8.26.

Q - площадь смоченной поверхности судна, определяется по

теоретическому чертежу или по приближенной формуле:

(В\

Q = LT 1, 36 + 1, 13 S— при 8 < 0, 45;

(8.8)

Q = LT

к - коэффициент, учитывающий влияние кривизны судовой поверхности

на трение (£ =1, 02 при L/B=10; £ =1, 08 при L/B=6); с_ш - надбавка на шероховатость поверхности судна, которая для

-у

свежеокрашенной поверхности принимается с_ш= 0, 4-10".

а) б) Рисунок 8.2. а - Кривые для определения сопротивления трения гладкой пластины при турбулентном режиме обтекания; б - Кинематическая вязкость воды (1) - пресной, (2) - соленой.

У морских судов сильным фактором, влияющим на сопротивление, является обрастание корпуса моллюсками и водорослями. Окрашивание подводной поверхности специальными составами, препятствующими обрастанию, предохраняет корпус в течении года, после чего среднесуточное возрастание полного сопротивления составляет в среднем 0, 5% в теплой морской воде и 0, 25% в холодной воде.