Temat: Obliczanie oporów kadłuba metodą przybliżoną.

Podczas ruchu statku prędkością jednostajną na stałym kursie na całą powierzchnię powierzchni zwilżonej działa siła hydrodynamiczna ośrodka wodnego. Siła ta skierowana jest przeciwnie do kierunku ruchu jednostki i stąd nosi nazwę oporu statku. Opór ten wywołany jest zakłóceniem masy wodnej przez poruszający się kadłub. Spowodowane jest to głównie przez trzy opory: opór falowy, opór tarcia oraz opór ciśnienia. Tak więc opór całkowity można wyrazić wzorem:

R = R_w+R_f+R_p+R_d

gdzie:

R - opór całkowity,

R_w - opór falowy,

R_f - opór tarcia,

R_p - opór ciśnienia,

R_d - opory dodatkowe(np. powietrza).

Opory te wynikają z tego, że statek musi wykonać pracę podczas poruszania się do przodu, gdyż przemieszcza on masy wody znajdujące się przed jego dziobem za rufę. Ilość przemieszczonej wody zależy od długości, szerokości i zanurzenia statku.

Ponieważ temat skupiał się na metodach przybliżonych, więc skupiliśmy się na metodzie Papmiela. Opiera się ona na badaniach symulacyjnych i ma zastosowanie na wodzie spokojnej, gdyż uwzględnia opór falowy, tarcia, ciśnienia oraz opory dodatkowe (pomija wpływ ośrodka powietrznego i dlatego nosi miano oporu holowania). Jej główna zależność ma postać:

R_h = 145,9

gdzie:

R_h - opór holowania [kG], [N]

V - objętość podwodzia [m³]

v_w - prędkość statku [w]

k - współczynnik uwzględniający wpływ części wystających kadłuba:

liczba śrub	1	2	3	4
k	1,00	1,05	1,07	1,10

Ψ - współczynnik smukłości kadłuba

Ψ = 10

B - szerokość statku [m]

δ - współczynnik pełnotliwości podwodzia,

L - długość statku między pionami [m]

λ - współczynnik zależny od długości statku:

dla L<100m λ = 0,7+0,03

dla L>100m λ = 1,00

C_P - współczynnik według Papmiela wyznaczony z wykresu zamieszczonego poniżej

Do tabeli wchodzimy dwoma parametrami:

1) Ψ

2) V₁ = V_w

Metodę tę możemy stosować pod warunkiem, że:

δ = 0,35÷0,8;
= 4÷11;
= 1,5÷3,5.

Dokładność metody jest dostateczna dla praktyki. Dla prędkości do około 15,0 węzłów otrzymuje się wyniki wyższe od rzeczywistych, co stwarza pewien rozsądny zapas bezpieczeństwa. Przy prędkościach większych od 15 węzłów wielkości oporu są nieco zaniżone.

Zadanie

m/v Opal

call sign: P3JX7

Lpp = 120,7m B = 10.5m T = 8,01m v = 12w

V = 13097,33m³ δ = 0,696

wyniki obliczeń:

Ψ = 1,1

k = 1,0

λ = 1,0

sprawdzenie czy wyniki mieszczą się w granicach stosowalności metody:

Ψ = 0,30÷1,20 ⇒ 1,1 spełnia warunek

B/T = 1,5÷3,5 ⇒ 2,37 spełnia warunek

B/L = 0,09÷0,25 ⇒ 0,16 spełnia warunek

δ = 0,35÷0,80 ⇒ 0,696 spełnia warunek

V₁ = 1,15

Z wartością Ψ i V₁ wchodzimy do wykresu i odczytujemy:

C_p = 92

Podstawiając do wzoru:

R_h = 145,9

uzyskujemy

R_h = 25361,03 [kG]

Do tego rodzaju obliczeń możemy użyć także innych metod, np.:

1. uproszczona metoda określania oporu holowania (pierwsza część metody):

R_k = k(1,7 L*T + L*B) vⁿ

gdzie:

R_k - opór kadłuba [lbs]

k - współczynnik zależny od gładkości kadłuba

dla kadłuba po dokowaniu k = 0,01

dla kadłuba ostatnio nie dokowanego k = 0,015

L - długość statku między pionami [ft]

T - zanurzenie średnie [ft]

B - szerokość statku [ft]

v - prędkość holowania [w]

n - wykładnik potęgowy: dla prędkości holowania * 8w n = 2

dla prędkości holowania > 8w n>2

2. określanie oporu podwodzia przy bardzo małych prędkościach według Rayleigha:

w układzie SI

R_c =

R_c - opór podwodzia przy bardzo małych prędkościach [N]

v - prędkość statku [m/s]

F_p - powierzchnia wzdłużnego przekroju podwodzia [m²]

α - kąt między linią symetrii statku a kierunkiem jego ruchu [°]

Misiak Radosław: OBLICZANIE OPORÓW KADŁUBA METODĄ PRZYBLIŻONĄ

4

---