2. Опір води при рівномірному прямолінійному русі корабля і його складові

Опір води залежить від швидкості ходу корабля, форми та розмірів корпуса, стану зовнішньої обшивки, від кількості, форми та розташування на ній виступаючих частин й вирізів, а також від впливу на корабель експлуатаційних факторів.

При вивченні і визначенні опору води воно умовно розділяється на окремі складові, які припускаються незалежними друг від друга:

R_т – опір тертя, охоплює явища, що протікають в області, розташованої в безпосередньої близькості к поверхні корпуса корабля, тобто в прикордонному шарі, де найбільше інтенсивно проявляються сили в'язкості. У прикордонному шарі відносна швидкість руху води від нульового значення на обшивці судна різко зростає до повної швидкості потоку на зовнішній границі. Тому зміна стану обшивки судна, її шорсткість позначаються на явищах, що протікають у прикордонному шарі, тобто на опорі тертя;

R_ф – опір форми (вихровий опір), що пов'язаний з виникненням попутного потоку в кормовій частині судна, спрямованого убік руху судна. Виникнення попутного потоку обумовлено місцевою зміною швидкості в кормовій частині в порівнянні зі швидкістю необуреного потоку, що набігає, і вихріутворенням. Інтенсивність цих явищ залежить від форми корпуса судна в кормі;

R_в – хвильовий опір, що охоплює явища, які пов'язані з перерозподілом нормальних тисків на обшивці корпуса, що виникають при русі судна, і протікають за межами прикордонного шару, де переважне значення мають сили ваги, тобто гравітаційні сили. Під дією цих сил частки води в поверхневих шарах приходять в рух, утворюючи розбіжні поперечні хвилі. Інтенсивність хвиляутворення, а отже, і витрати енергії на його та хвильові опори залежать від швидкості судна та форми обводів його корпуса.

Таким чином, повний опір води руху корабля можна записати у вигляді суми трьох основних складових

R_т + R_ф + R_в= R

де перші дві складові (в’язкістної природи) підкоряються закону подоби Рейнольдса, а третя складова обумовлена гравітаційними силами та підкоряється закону подоби Фруда. Крім того, окремо враховується опір виступаючих частин підводної частини корпуса.

Прийнявши повний опір рівним 1, його складові:

0,4+0,1+0,5=1

Надводна частина корабля рухається в повітрі. Тому до розглянутих трьох складового опору води додається в’язкістна складова опору повітря. Таким чином, у більше розгорнутій формі повний опір корабля повинен бути представлений у вигляді наступної суми

R = R_т + R_ф + R_в + R_пов + R_м + R_л + R_а,

де	Rпов – опір повітряної середи;
	Rм – опір, що викликаний метеорологічними факторами;
	Rл – опір льоду;
	Rа – опір виступаючих частин корпуса.

3. Методи визначення опору й буксировальної потужності корабля

3.1. Розрахункові методи визначення опору корабля.

У практичних розрахунках опору води руху корабля вводяться його розрахункові складові. Основним завданням при розрахунках опору води є визначення відповідних коефіцієнтів опору, тому що геометричні характеристики корпуса корабля і його швидкість ходу при таких розрахунках задаються.

Опір форми та хвильовий опір можуть бути визначені теоретично й експериментально. Основним способом їх визначення для НК і ПЧ у надводному положенні є модельні випробування. У процесі таких випробувань коефіцієнти опору форми _Ф і хвильового опору _В звичайно визначаються в сукупності. Залежно від цілей експерименту, по його результатах можуть бути розраховані кожний з розглянутих коефіцієнтів окремо.

Опір виступаючих частин створюється при обтіканні водою пристроїв, які виходять за межі плавних обрисів поверхні корпуса корабля. Виступаючими частинами є гребні вали із кронштейнами, рули, бічні кілі, обтічники гідроакустичних станцій і різні наділянки корпуса. Для ПЧ у надводному положенні до виступаючих частин, крім того, належать стабілізатори та горизонтальні рули. При визначенні опору виступаючих частин до їх числа не відносять опір движітельного комплексу (гребного гвинта, крильчатого рушія та ін.), оскільки, він враховується в розрахунках створюваного їм упору.

Опір R_в.ч. уважають в’язкостним, полагаючи, що частини, що вступають, розташовані відносно глибоко під вільною поверхнею, коли можна не враховувати їх хвильовий опір.

Для визначення опору R_в.ч. використовується в основному експериментальний метод. Для цієї мети в опитовому басейні проводяться модельні випробування НК та ПЧ у підводному положенні з виступаючими частинами та без них.

За результатами модельних і натурних випробувань установлено, що коефіцієнт опору виступаючих частин для двохвальних кораблів _в.ч.= (0,5 ÷ 0,8)10^-3.