ВЛИЯНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ОБЩЕЙ ПОЛНОТЫ НА ХОДКОСТЬ СУДНА

В результате решения уравнения масс находят в первом приближении водоизмещение проектируемого судна. Далее необходимо определить значения коэффициентов теоретического чертежа и главных размерений этого судна.

Простейший путь - принять значения, β α и δ а также соотношения главных размерений по подходящему судну-прототипу и, зная водоизмещение, определить и главные размерения. Однако при этом совершенно не принимаются во внимание различия между судами в отношении их размеров, скоростей, условий эксплуатации. Следовательно, нельзя ожидать, что полученные подобным образом основные элементы проектируемого судна будут хотя бы близки к оптимальным, а требование оптимальности результатов считается сейчас непременным.

Выполнить это требование в полном объеме возможно лишь путем разработки ряда вариантов проектируемого судна и выбора из них наилучшего, т. е. наиболее эффективного по принятому критерию оптимальности. Необходимые для этого технико-эксплуатационные и экономические расчеты длительны, трудоемки и требуют подготовки значительного количества исходных данных и вспомогательных материалов. Между тем, примерные значения основных элементов будущего судна необходимо знать уже на ранних, прикидочных этапах разработки проекта, причем, эти элементы не должны существенно отличаться от окончательных, выбираемых на основе детальных расчетов. Подобное же требование - сравнительной простоты определения элементов судов, по возможности близких к их окончательным значениям, выдвигается и применительно к этапу разработки задания. Кроме того, и подробные вариантные расчеты по оптимизации основных элементов проектируемого судна базируются на использовании исходных значений этих величин, определяемых для данного конкретного судна.

Необходимо также отметить, что для определения одних и тех же параметров формы корпуса предлагаются, как правило, не одно, а по несколько различных зависимостей. При выборе наиболее подходящей из них руководствуются двумя критериями отбора: принимают зависимость, предназначенную для судов именно данного типа или назначения и наиболее позднюю по времени, при создании которой учитывались наиболее современные достижения в практике судостроения.

Предложенные расчетные формулы следует рассматривать, как инструмент для получения приближенных значений параметров формы корпуса проектируемого судна, подлежащих дальнейшему уточнению.

Другим немаловажным аспектом предварительного выбора этих параметров является выбор проектной скорости судна, применительно к которой производятся все расчеты. Имеются в виду две скорости судна: на испытаниях Уи (т. е. во время сдаточных испытаний на мерной линии) и эксплуатационная V3. Скорость судна, фиксируемая на испытаниях, соответствует максимально достижимой скорости при использовании полной (или близкой к ней) мощности главного двигателя, чистой подводной поверхности корпуса и состоянию моря и ветра не свыше трех баллов. В процессе последующей эксплуатации скорость судна непрерывно уменьшается вследствие обрастания подводной поверхности, рыскания судна, воздействия ветра и волнения. Все эти факторы увеличивают сопротивление движению судна, в то же время постепенно снижается эффективность гребного винта из -за обрастания лопастей, а мощность главного двигателя уменьшается в результате износа.

Очевидно, что проектировать корпус и двигатель судна следует применительно не к скорости на испытаниях, а ориентируясь на среднюю скорость в реальных условиях эксплуатации.

Соотношение между скоростями на испытаниях и эксплуатационной зависит от ряда факторов, в первую очередь таких, как размеры судна, район преимущественной эксплуатации и частоты докования. В среднем можно считать, что снижение скорости составляет 5-7 процентов.

Анализ влияния δ на сопротивление при движении судна по тихой воде позволил установись, что, начиная с некоторого значения этого коэффициента, сопротивление стремительно увеличивается. Такое пороговое значение δ принято называть критическим.

Значения δ кβ специфичны для каждой относительной скорости, причем, выдерживается закономерность - чем выше относительная скорость, тем меньше δ к р.

Для уменьшения массы корпуса судна, упрощения технологии его постройки и улучшения конфигурации трюмов желательны максимальные значения δ. С учетом отмеченных обстоятельств принимают δ = δк р.

Относительное падение скорости при движении судна на волнении зависит от его полноты и размеров. С увеличением δ падение скорости соответственно увеличивается, но чем крупнее судно, тем меньше сказывается его полнота на величине падения скорости. Это обстоятельство позволяет принимать более высокие значения δ у крупнотоннажных судов по сравнению с судами меньших размеров.

Для определения проектных значений δ универсальных сухогрузных судов предложено довольно большое количество различных зависимостей, например:

δ = 1,07 - l,8 Fr при Fr = 0,19 - 0,25,

δ = 1,21 — 2,3 Fr при Fr = 0,25 - 0,29,

причем отмечается значительный разброс реально принимаемых величин коэффициента общей полноты в районе Fr = 0,245 о- 0,2 5 5 .

Танкеры и близкие к ним суда для перевозки массовых грузов (рудовозы и подобные им суда) отличаются от универсальных сухогрузных судов большими размерами, умеренной скоростью хода и значительной долей рейсов без груза (в балласте), составляющей около половины всех переходов. Вследствие уменьшения осадки при ходе в балласте уменьшается и коэффициент общей полноты, поэтому среднее значение δ за круговой рейс оказывается меньше, чем величина этого коэффициента при проектном водоизмещении в полной загруженности. Кроме того, у очень крупных судов желательно всемерное уменьшение главных размеров, в первую очередь осадки в полной загруженности, что может быть достигнуто путем увеличения их полноты.

Все перечисленные обстоятельства приводят к тому, что значения δ для этих судов принимают большим, чем для универсальных сухогрузных судов, примерно на 0,03-0,05.

Коэффициент полноты площади конструктивной ватерлинии (КВЛ) α влияет, в основном, на остойчивость, непотопляемость и грузовместимость судов. В то же время он геометрически связан с формой шпангоутов, углами заострения КВЛ и коэффициентами δ и φ, поэтому первоначально его принимают в зависимости от величины этих коэффициентов, уточняя затем при выполнении соответствующих расчетов и разработке теоретического чертежа.

Для определения α могут быть использованы следующие простейшие соотношения:

• для судов с U-образными шпангоутами а = δ + 0,1 0;

• для судов с V-образными шпангоутами а = δ + 0,1 2.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что коэффициент общей полноты имеет значительное влияние на ходкость судна. Оптимальное значение этого коэффициента способствует увеличению эффективности движения судна и уменьшает затраты на достижение заданной скорости. Поэтому при проектировании судов необходимо учитывать коэффициент общей полноты как один из ключевых параметров, который будет определять общую производительность и экономичность судна во время плавания.

Список литературы:

1. Алферьев М.Я. Ходкость и управляемость судов. Сопротивление движению судов. – М.: Транспорт, 1966. – 344 с.
2. Ваганов Г.И., Воронин В.Ф., Шанчурова В.К. Тяга судов. – М.: Транспорт, 1986. – 199 с.
3. Войткунский Я.И. Сопротивление воды движению судов. – Л.: Судостроение, 1964. - 412 с.
4. Карпов А.Б. Расчёты сопротивления воды движению речных судов. - Горький: ГПИ, 1971. -126 с.
5. Костюков А.А. Сопротивление воды движению судов. – Л.: Судостроение, 1966. – 448 с.
6. Павленко В.Г, Полунин А.М. Влияние течения на изменение осадки речных судов при движении по мелководью. Труды НИИВТ, вып. XV, 1964. с. 6-14.