Де СА – адміралтейський коефіцієнт
,
де СА – адміралтейський коефіцієнт.
.
Значення СА для водовипромінюючих суден, у межах відносних швидкостей Fr = 0,10 – 0,60 змінюється у досить широких межах, від 23 до 100. Основний вплив зміну СА надають l і ξ. Декілька ме
Інше коливається коефіцієнт k - залежить від форми обводів. Пропульсивний коефіцієнт в межах однієї швидкісної групи можна вважати постійним, так само як величину коефіцієнта додаткового опору с.
Оскільки значення величин l і ξ можуть коливатися в широкому діапазоні, формулу адміралтейських коефіцієнтів слід застосовувати з великою обережністю і тільки за наявності близького прототипу.
Непостійність значення адміралтейського коефіцієнта змусило шукати інші формули, що мають більш стабільні коефіцієнти, що мало залежать від водотоннажності і швидкості. До таких формул можна віднести формулу Давидова.
,
де С1 = 150±10.
У більшості випадків (наприклад, при складанні рівняння навантаження) подібні формули зручніше використовувати, виражаючи водотоннажність у тоннах, а швидкість у вузлах:
.
Але в будь-якому випадку, дані результати можна вважати лише орієнтовними, так як зміна величин l і ξ може призвести до дуже значного відхилення N порівняно з результатами, отриманими за формулами подібними до адміралтейської. Для точного визначення N необхідно досліджувати вплив різних елементів судна на величину його опору.
Взаємозв'язок елементів судна та складових опору
Розглянемо вплив елементів судна на кожен доданок опору.
Опір тертя залежатиме лише від величин ξтр та Ω. Варіюючи саме цими змінними можназмінити значення опору тертя.
Коефіцієнт ξтр є функцією числа Рейнольдса (Re = υL/ν, де ν – коефіцієнт кінематичної в'язкості рідини, м2/с).
.
При зміні елементів проектованого судна на вибір оптимального варіанта його довжина змінюється порівняно незначно, зазвичай трохи більше 15 – 20 %, що визначає відносне сталість Re. Отже, вважатимуться, що всіх варіантів проектованого судна коефіцієнти ξтр рівні.
Площа змоченої поверхні Ω суттєво залежить від основних елементів судна. З формули Тейлора для Ω видно однозначний вплив величини l на площу змоченої поверхні. Висловимо абсолютну довжину судна через відношення основних розмірів
.
Так як Rтр залежить від Ω, а Ω від відносної довжини, можна на основі формули l визначити вплив елементів на Rтр.
1. Збільшення δ призводить до зменшення l, що у свою чергу зменшує Ω. Опір тертя у своїй знижується;
2. Збільшення відношення В/Т призводить до збільшення Rтр;
3. Збільшення L/В призводить до збільшення Rтр, причому зростання опору буде більш інтенсивним, ніж у попередньому випадку, оскільки показник ступеня вдвічі більший.
Опір форми має на увазі сукупність кількох видів опорів, обумовлених в'язкістю рідини: опору, обумовленого кінцівкою товщини прикордонного шару та його відривом від поверхні; опору, обумовленого кривизною поверхні зовнішньої обшивки та опору, пов'язаного з руйнуванням носової підпірної хвилі.
Основним компонентом опору форми є опір, викликане зміною тисків в потоці води, що переміщається по довжині корпусу судна, і появою вихорів у кормовому краю.
При визначенні елементів судна необхідно вибирати їх таким чином, щоб уникнути інтенсивного виховання, що викликає зростання опору форми. В першу чергу ця вимога відноситься до тихохідних суден з високими значеннями δ, у яких хвильовий опір практично дорівнює нулю. Геометричний параметр, що визначає інтенсивність вихроутворення, є кривизна кормових гілок ватерліній, яка пов'язана з довжиною кормового загострення Lкз, що вимірюється від межі кормової циліндричної вставки (рис. 35). Чим більше Lкз, тим більше пологі виявляться в кормі ватерлінії і тим менша ймовірність зриву вихрів. З підвищенням швидкості та ступеня кривизни обводів вихроутворення збільшується і Rф зростає.
Для визначення мінімально допустимого значення Lкз, що гарантує відсутність інтенсивного виховання, використовується формула Бекера
.
Мал. 35. Протяжність носового та кормового загострень
Переходячи до відносної довжини кормового загострення lкз = Lкз/L можна записати,
.
З останньої формули видно, що зі збільшенням відношення L/В відносна довжина кормового загострення може бути зменшена. Те саме можна стверджувати щодо величини В/Т. Вплив коефіцієнта β протилежно, з його збільшенням величина lкз зростає.
Значення коефіцієнта хвильового опору ξвл, залежно від швидкості, змінює своє значення досить широкому діапазоні. Не вдається зв'язати ξвл з елементами судна якоюсь простою залежністю, можна лише виділити основні фактори, що впливають на величину цього коефіцієнта. Крім відносної швидкості, це форма носового краю, коефіцієнт поздовжньої повноти і відносна довжина l.
Збільшення відносної швидкості до Fr ≤ 0,5 та зменшеннявідносної довжини носового загострення завжди супроводжується зростанням ξвл та Rвл. До аналогічних наслідків призводить збільшення і зменшення l, проте ступінь впливу цих параметрів залежить від діапазону відносних швидкостей судна. У тихохідних судів основний вплив на ξвл має коефіцієнт поздовжньої повноти, а зміна відносної довжини позначаються меншою мірою. Ця обставина дозволяє набувати порівняно низьких значень l з метою зменшення опору тертя без істотного збільшення хвильового опору.
У діапазоні відносних швидкостей, характерних для швидкохідних суден величина ξвл, залежить переважно від відносної довжини l, а зміна у досить широкому діапазоні 0,60 – 0,72, позначається досить слабо.
Для середньошвидкісних суден інтенсивний вплив на ξвл і Rвл надають обидва параметри форми корпусу судна - l і φ.
Істотний вплив на величину хвильового опору надає інтерференція (взаємодія) носової та кормової систем поперечних хвиль, що утворюються на краях. При сприятливій інтерференції, коли гребінь носової хвилі збігається з кормовою підошвою, сумарна висота хвилі зменшується, при несприятливій інтерференції – збільшується. Відповідно до цього на кривій хвильового опору утворюються невеликі западини і чіткіше виражені горби (рис. 36), положення яких залежить від особливостей форми корпусу і відносної швидкості судна. При невисоких Fr бугри та западини розташовуються близько один від одного і характеризуються незначною амплітудою. Виразно помітні і стабільні за положенням бугри при Fr = 0,30, а також при Fr = 0,50.