Проектирование судов

ψн = 47 – 134Fr,

основанных на исследовании Семеновой-Тян-Шанской. Ей же предложена формула для заострения КВЛ,

ψ’н = 52 – 139Fr. Необходимо помнить, что значение ψн не должно быть меньше 8о. Это значение определяется технологическими условиями и требованиями к прочности.

Относительная длина носового заострения по данным Тейлора

lнз = 2,1Fr – 0,025.

Вагенинген

ский опытовый бассейн рекомендует выбирать меньшую длину носового заострения, что можно выразить при Fr = 0,15 – 0,22

lнз = 4,2Fr – 0,525,

а при Fr = 0,22 – 0,25

lнз = 2,1Fr – 0,062.

Л.М. Ногид считал, что при Fr < 0,195 следует ориентироваться на формулу Тейлора, а при Fr > 0,195 – на формулы Вагенингенского бассейна.

При Fr < 0,25 в средней части судна делается цилиндрическая вставка, на протяжении которой форма и площадь шпангоутов не меняется. При введение в теоретический чертеж судна цилиндрической вставки следует учитывать возможность появления в ее начале дополнительной волновой системы, увеличивающей сопротивление движению.

Соотношение относительных длин носового и кормового заострений и цилиндрической вставки представлено на рис. 48.

Форма обводов оконечностей судна

Форма обводов носовой и кормовой оконечностей проектируемого судна выбирается так, чтобы обеспечить высокие пропульсивные качества, а следовательно снизить мощность СЭУ с учетом степени технологичности конструкции.

В процессе выбора формы обводов носовой оконечности рассматриваются следующие вопросы: форма носовой ветви строевой по шпангоутам и носовой ветви КВЛ, угол притыкания носовой ветви КВЛ к ДП, форма носовых шпангоутов и форштевня.

Рис. 48. Протяженность заострений и цилиндрической вставки

Форма носовой ветви строевой по шпангоутам (прямая, выпуклая, вогнутая), носовой ветви КВЛ и форма носовых шпангоутов (U-образная или V-образная) (рис. 49) геометрически связаны между собой и выбирается в зависимости от относительной скорости судна. Так, например, вогнутая строевая и выпуклая ветвь КВЛ предопределяют V-образные шпангоуты, выпуклая строевая и вогнутая ветвь КВЛ – U-образную форму.

Рис. 49. Формы строевой, ватерлиний и шпангоутов

Л.М. Ногид рекомендовал применять выпуклую форму строевой при Fr < 0,21-0,22, прямую при Fr = 0,22-0,28 и вогнутую при Fr >0,28. Для носовой ветви КВЛ тем же автором даны следующие рекомендации:

Fr < 0,21 – выпуклая;

Fr= 0,16 – 0,19 – прямая или умеренно вогнутая;

Fr= 0,20 – 0,22 – прямая или вогнутая;

Fr= 0,22 – 0,32 – умеренно вогнутая;

Fr > 0,32 – прямая.

Носовым шпангоутам в надводной части корпуса следует, придавать развал, для лучшей всхожести судна на волну. Однако развал шпангоутов не должен быть чрезмерным, поскольку при быстром вхождении уширенной части корпуса в воду при килевой качке, вода, выдавливаемая корпусом, выбрасывается вверх и в виде брызг попадает на надстройки и палубы, что, может привести к разрушению палубных конструкций.

Подводная часть форштевня может, быть вертикальной, наклонной или бульбовой. Особая форма подводной части форштевня придается ледокольно-транспортным судам. Для большинства современных транспортных судов применяется прямой наклонный форштевень, имеющий уклон 15 – 30°. Носовые бульбы применяются с целью снижения волнового сопротивления. Для быстроходных судов, снижение сопротивления достигается за счет благоприятной интерференции волновых систем, создаваемых бульбом и корпусом, что приводит к уменьшению высоты носовой волны. Для тихоходных судов применение бульбов позволяет сместить часть объема в носу в прикильную область и за счет этого заострить ватерлинии вблизи КВЛ, что улучшает обтекание водой носовой оконечности. Основными характеристиками бульбов являются их длина Lб, ширина Вб, высота Нб, подъем Нбп и площадь сечения на носовом перпендикуляре ωб (рис. 50). В зависимости от сочетания этих характеристик формы бульбов; могут; быть весьма разнообразными – каплевидными, грушеобразными, таранными, коническими, цилиндрическими и пр.

Рис. 50. Основные характеристики бульба

Протяженность бульба измеряется в долях длины корпуса lб = Lб/L. Для различных диапазонов относительных на основе экспериментальных данных можно рекомендовать следующие зависимости для lб.

lб = 0,051 – 0,115 Fr ± 0,006 при 0,17 < Fr < 0,21;

lб = 0,102 – 0,300 Fr ± 0,006 при 0,24 < Fr < 0,27;

lб = 0,051 – 0,116 Fr ± 0,006 при 0,27 < Fr <0,32.

Ширина бульба в долях ширины судна изменяется в пределах Вб/В = 0,145 ± 0,025.

Подъем бульба можно найти с помощью угла ψб между его нижней кром-кой и ОП, значение которого (в градусах) определяйся по формуле

ψб = 34 –105 Fr.

Объем бульба за носовым перпендикулярой составляет приблизительно 2% от объемного водоизмещения судна. Коэффициенты полноты бульба по отношению к его объему и размерам следующие: βб = 0,69 ± 0,09, φб = 0,76 ± 0,04.

Отношение площади поперечного сечения бульба к площади миделя называется развитостью бульба ωб. Ее значение в зависимости от числа Фруда:

ωб = 0,010 + 0,25 при Fr < 0,20;

ωб = 0,017 + (1,89 Fr – 0,311)2 при Fr > 0,24.

Максимальное снижение сопротивления (для быстроходных судов) ΔR = 13 – 15 % достигается при fб = 0,15 – 0,16, однако на практике применяются бульбы значительно меньших размеров fб ≈ 0,05, обеспечивающие ΔR = 5 – 8 %. Объясняется это тем, что сильно развитые бульбы неудобны в эксплуатации – затрудняют маневрирование, повышают сопротивление при ходе судна в балласте, затрудняют отдачу якорей.

Ориентировочное представление об эффективности бульбов дает диаграмма на рис. 51, построенная для fб = 0,05. Из рисунка видно, что при определенных условиях влияние бульба может быть отрицательным.

Рис. 51. Влияние бульба на изменение величины сопротивления

Альтернативой бульбам являются цилиндрические (эллиптические) обводы нососовой оконечности (рис. 52). Такие обводы целесообразны на очень полных судах c δ > 0,8. Положительный эффект применения таких обводов связан с уменьшением носовых плеч ватерлиний, то; есть с возможностью более плавного перехода от носового заострения к цилиндрической вставке, что уменьшает интенсивность волнообразования в этой части судна. Радиус закругления цилиндрического форштевня зависит от относительной скорости и изменяется в пределах 7 – 12 % от В/2. Эллиптические обводы отличаются еще более увеличенным радиусом закругления скулы и форштевня.

Рис. 52. Цилиндрические носовые обводы

 Скачать реферат