.

Вы здесь

Выбор обводов остроскулого глиссирующего катера

Выбор обводов остроскулого глиссирующего катера

27.02.2013 Автор: 0 9545

«Катера и яхты» №2 (66) март-апрель 1977г.

 

Выбор обводов остроскулого глиссирующего катера


В Тейлоровском опытовом бассейне (Вашингтон), принадлежа­щем ВМС США, известным специали­стом в области гидродинамики бы­строходных судов Е. Р. Клемен­том выполнена интересная работа по выбору оптимальной формы кор­пуса остроскулого глиссирующего ка­тера.

Приводим изложение двух его статей, опубликованных в английском журнале «Motor Boat and Yachting» № 2467 за 1975 г. и 2483 за 1976 г. Выводы автора имеют прикладное значение и могут быть использованы при проектировании сравнительно мо­реходных — имеющих килеватость по­рядка 12° — и быстроходных катеров.

Обработка и сокращенное изложе­ние материалов выполнены Е. А. Мо­розовым.

Исследователи сначала ставили перед собой узкую задачу: найти оп­тимальные в широком диапазоне ско­ростей обводы глиссирующего остроскулого корпуса, т. е. кор­пуса с обводами, наиболее распространенными в современном малом флоте.

Попытка использовать для выяв­ления влияния формы корпуса на со­противление материалы старых модельных испытаний, а через Тейло­ровский бассейн за 40—50-е годы про­шло около 25 моделей остроскулых катеров, потерпели неудачу: в отно­сительной нагрузке и центровке рас­сматривавшихся ранее проектов на­блюдались слишком большие разли­чия.

Было исследовано сопротивление 15 моделей корпусов различной фор­мы в сравнимых — одинаковых усло­виях. Результаты испытаний моделей пересчитывались на натурный катер водоизмещением 4,54 т с расчетной площадью днища Ар, равной 18,8 м2, что соответствует безразмерному коэффициенту

 formula1

где

Ар — проекция площади дни­ща, ограниченной линией скулы, на горизонтальную плоскость, м2;

V — объемное водоизмещение катера на плаву без хода, м3.

Положение ЦТ судна было приня­то на расстоянии 6% длины по ску­ле L в корму от ЦТ расчетной пло­щади днища.

После испытания и всестороннего обсуждения свойств сравниваемых моделей с учетом требований управ­ляемости и мореходности были сфор­мулированы рекомендации по проек­тированию остроскулого корпуса оп­тимальной формы для исследуемого диапазона скоростей

formula2

1.       Корма должна быть относительно узкой: ширина по скуле на транце должна составлять 65—70%  максимальной ширины по скуле В, расположенной в нос от транца на 60— 65% L. Для корпусов с LIB = 3 4- 4

это соответствует уклону линии скулы в кормовой части катера к ДП (на плане) около 5°;

2.       В кормовой   половине длины корпуса килеватость  днища должна быть постоянной, «веерность» днищевых ветвей шпангоутов не допускается;

3.       Килеватость днища на транце должна быть умеренно высокой:

4.       Линии днищевых ветвей шпангоутов должны   быть   прямыми   на кормовой половине длины корпуса и слегка выпуклыми в носовой части.

В соответствии с рекомендациями была сделана еще одна — 16-я модель, которая действительно во всем диапазоне исследуемых скоростей (до Frv = 5) испытывала сопротивление меньшее, чем любая из предыдущих. Оптимальная модель имела угол внешней килеватости на транце 12,5°. Эта килеватость днища сохранена на 40% L от транца; затем начинается увеличение угла килеватости и на шп. 1 он уже достигает 36°. Исследователи считают, что найденная форма корпуса оптимальна при условии, что и отношение LIB оптимально для водоизмещения и скорости катера.

obvody1obvody2

obvody3

В дальнейшем эту оптимальную модель использовали как базовую при испытании серии корпусов уже для исследования влияния LIB. Обводы ее были несколько перестроены — приведены к форме, полностью состоящей из поверхностей, разверты­вающихся на плоскость. Конечный вариант корпуса, оставаясь близким к варианту, оптимальному с точки зрения гидродинамики, уже приобрел очевидные технологические преиму­щества. Теоретический корпус этой доработанной оптимальной модели с L/B = 4,1 показан на рис. 1. Кроме этой модели испытывались еще четыре с LIB = 2; 3,1; 5,5; 7. Материалы по двум моделям с крайними значениями не приводятся как не имеющие практического значения. Планы скуловой линии трех сравниваемых моделей с размерениями, пересчитанными на натурный катер водоизмещением 4,54 т, приведены на рис. 2. Для обеспечения сравнимых условий нагрузки и центровки расчетная площадь днища Ар и относительное положение ЦТ катера приняты постоянными для всех вариантов. Для указанных трех моделей кривые сопротивления и ходового дифферента, изменения смоченной поверхности и вертикального перемещения ЦТ катера приведены на рис. 3. Все параметры пересчитаны на натуру и даны в зависимости от скорости хода в узлах.

Особый интерес представляет график А на рис. 3. Можно отметить, что на всех скоростях до 25 уз сопротивление корпуса с LIB = 4,1 заметно меньше, чем с LIB = 3,1. Относительно широкий корпус имеет несколько меньшее сопротивление лишь при увеличении скорости до 30 уз и затем снова — на   скоростях   свыше40 уз. На основании этого графика делается вывод, что для катеров, ма­ксимальная скорость которых не пре­вышает 25 уз (46,3 км/ч), целесообразно, в отступление от существующей практики, увеличивать значение LIB с 3 примерно до 4. Более длинный и узкий корпус обеспечит получение более высокой скорости при одинаковой мощности или уменьше­ние мощности и расхода топлива при той же скорости. При плавании в условиях волнения превосходство корпусов с большим удлинением про­является и в области более высоких скоростей — прирост сопротивления у них меньше, ход на волне мягче.

Опубликованные графики хорошо иллюстрируют как процесс выхода на глиссирование, так и дальнейшее из­менение посадки и смоченной поверхности остроскулого корпуса, а также наглядно объясняют причины опреде­ленного преимущества узких корпусов в некотором диапазоне скорости. Так, можно заметить, что при скорости 15 уз смоченная поверхность катера с L/B = 3,1 на 15% меньше, а сопро­тивление на 16% больше, чем у кате­ра с L/B = 4,1. Объяснение заключа­ется в том, что ходовой дифферент на этой скорости у первого катера почти вдвое больше, чем у второго, а известно, что сопротивление волно­образования на всех скоростях, кро­ме самых малых, пропорционально тангенсу угла ходового дифферента. Широко принятое сейчас для ка­теров водоизмещением до 10 т значе­ние L/B = 3 обеспечивает определенные преимущества, такие, как мень­шая стоимость постройки, более удоб­ная компоновка, большая начальная остойчивость. Однако можно считать, что, в связи со значительным повы­шением цен на топливо, в ближайшем будущем получат распространение более узкие и длинные корпуса, по­зволяющие уменьшить мощность си­ловой установки и расход топлива в широком диапазоне эксплуатацион­ных скоростей. Это не будет техни­ческой новинкой. Скорее, это — воз­вращение на позиции, занятые в на­чале века, когда в связи с ограни­ченной мощностью двигателей прихо­дилось, чтобы получить приличную скорость, корпуса строить относи­тельно уже, чем сейчас.

Boatportal.ru

logo