Проектирование судов

для 0,615 < δ < 0,800

и для δ > 0,800

.

Коэффициент полноты площади КВЛ α влияет, в основном на остойчивость, непотопляемость и грузовместимость судна. В то же время он геометрически связан с формой шпангоутов, заострением К

ВЛ и коэффициентами δ и φ, поэтому первоначально его принимают в зависимости от величины этих коэффициентов, уточняя затем при отработке теоретического чертежа. Для этого могут быть использованы следующие формулы:

Формула Лидделя

,

формула Ногида для φ = 0,55 – 0,8

или формула Линдблада, устанавливающая зависимость α от δ

.

В данных формулах знак отклонения будет определять форму шпангоутов. Знак "+" соответствует V-образной форме, "–" – U-образной.

Заострение средней ватерлинии

Длина судна и коэффициент продольной полноты φ определяют среднее заострение строевой по шпангоутам в оконечностях. Перейдя от строевой к средней ВЛ и представив ее в форме трапеции (рис. 45), угол ее заострения в любой оконечности можно определить по формуле

, где Lнз(кз) – длина носового (кормового) заострения, которую можно выразить через коэффициенты продольной полноты φ соответствующих частей трапеции.

Рассмотрим площадь средней ВЛ Sср состоящей из площади ее носовой и кормовой частей.

,

где φн, φк – коэффициенты продольной полноты соответствующих частей средней ВЛ. Поскольку Sср = φL βB/2, то после сокращения получим

.

В то же время площадь любой из частей можно представить в виде разности площадей прямоугольника и треугольника, образованного соответствующим заострением. Например, для носовой части

.

Тогда

.

Откуда

.

Аналогично для кормовой части

.

Тогда, угол заострения соответствующей ветви средней ВЛ

.

Эти величины можно рассматривать как меру заострения оконечностей судна. Видно, что увеличение значения коэффициента β приводит к уменьшению заостренности оконечностей. Поскольку φн и φк связаны с φ зависимостью φ = 0,5(φн + φк­), то увеличение φ будет способствовать уменьшению заостренности. Увеличение отношения L/B (так как L = Lн + Lк­) способствует уменьшению ψ, а следовательно, увеличению заостренности.

Положение центра величины. Положение наиболее полного шпангоута

Изменение положения ЦВ по длине судна меняет форму строевой по шпангоутам. Например, при перемещении ЦВ в нос увеличивается заострение кормы и уменьшается заострение носа, что приводит к увеличению волнового сопротивления и уменьшению сопротивления формы. Смещение ЦВ в корму приведет к обратным последствиям. Исходя из этого целесообразно смещать ЦВ тихоходных судов в нос от миделя, а у быстроходных – в корму.

Кроме этого на выбор оптимального положения ЦВ будут влиять: коэффициенты φ, δ и α, отношения L/B и B/T, форма шпангоутов и ватерлиний, характер взаимодействия винта и корпуса судна. Учет этих параметров может быть осуществлен путем проведения модельных испытаний. На начальных этапах учитывается влияние лишь δ (или φ), или Fr. Одна из таких зависимостей представлена на рис. 46.

Рис. 46. Положение ЦВ по длине судна

Анализ кривых сопротивления R = f(xc/L) показывает, что изменение положения xc/L на 0,5 – 0,8 % не вызывает заметного роста сопротивления. Это позволяет принимать положение ЦВ отличающегося от оптимального, например, для удифферентовки или для улучшения формы концевых отсеков. Кроме этого смещение ЦВ в корму уменьшает падение скорости при движении судна на волнении, а у быстроходных судов с δ = 0,60 – 0,65 улучшает взаимодействие корпуса и винта.

Если на рис. 46 кривую заменить прямой, можно определить относительную абсциссу ЦВ xc/L по формуле:

0,12 (δ – 0,63) ± 0,01.

Положение наиболее полного шпангоута оказывает влияние на его сопротивление, аналогичное влиянию положения ЦВ. При относительных скоростях Fr £ 0,30 – 0,32 наиболее полный шпангоут располагается в плоскости миделя. При Fr = 0,60 наиболее полный шпангоут смещается на 0,04 – 0,05 L в корму.

Заострение оконечностей. Протяженность цилиндрической вставки

Средняя заостренность кормовой части ВЛ по рис. 45

.

Для судов, не имеющих цилиндрической вставки, длина кормового заострения Lкз определяется расстоянием между шпангоутом наибольшего сечения и крайней кормовой точкой ВЛ. Для судов с цилиндрической вставкой в средней части отсчет Lкз ведется от ее кормовой границы цилиндрической вставки. При достаточной ее протяженности появляется опасность повышения сопротивления формы из-за недостаточного заострения кормы.

Бэкер ввел критерий оценки условий возникновения увеличенного сопротивления формы с учетом В и Т.

Если заменить последний шпангоут цилиндрической вставки равновеликим квадратом, со сторонами , провести прямую, соединяющую середину нижней стороны этого квадрата с конечной точкой КВЛ, то тангенс угла y между следом ДП в плоскости КВЛ и указанной прямой (рис. 47)

Рис. 47. Оценка заострения кормовой части судна по Бэкеру

.

В качестве критерия минимально допустимого значения Lкз Бэкер принимал величину tgy

.

Тогда абсолютная длина кормового заострения

,

а относительная lк = Lкз/L,

.

Заострение носовой части строевой по шпангоутам или средней ВЛ выбирается из условий снижения волнового сопротивления. Можно рекомендовать следующую зависимость для угла заострения средней ВЛ

 Скачать реферат