ГИДРОДИНАМИКАР ис . 1. Силы, д ействующие на глиссирующую пластину: 1 — р езультирующая сила. 2 — п одъемная сила, 3 — сопротивление воды. при расчетах очертаний (обводов) глиссирующих судов (от французского «глиссе» — скользить). Для правильного расчета обводов глиссера или скутера необходимы знания основ гидродинамики глиссирующих судов. Глиссирующие суда в отличие от водоизмещающих используют на ходу почти исключительно гидродинамическую подъемную силу. Поэтому они и обладают значительно большей скоростью. По своим обводам такие суда отличаются тем, что у них переход бортов в днище не плавный, а резкий, образующий острую скулу. Корма глиссирующих судов тупая («транцевая»), днище — плоское; своим очертанием оно напоминает очень пологую крышу. На скоростных глиссерах поперек днища делается уступ (редан).Любители водно-моторного спортаРис. 2. Движение глиссера по гладкой наклонной поверхности. 1 — Сила, д вижущая глиссер по наклонной плоскости, 2 — вес глиссера, ^С.— угол атаки.Рисунки С. Наумова.Рис. 3.Полное сопротивление.Волновое сопротивление.45678910 11 12 13 14Сопротивление трения._ Относительная скорость^0,51,52,53,54,5 ГЛИССЕРОВГлиссирование осуществляется благодаря инерции, которой обладают частицы воды. При этом на корпус идущего глиссера Действует так называемая результирующая сила (рис. 1). Она состоит из силы давления, направленной перпендикулярно к днищу, и силы трения, которая действует по касательной к днищу. Для практических целей результирующую силу можно разложить на две составляющих: горизонтальную (сопротивление) и вертикальную (подъемная сила). Сопротивление корпуса в свою очередь делится на волновое (сила образования волны) и со ­ противление трения. Подъемная сила состоит из гидродинамической подъемной силы, создаваемой инерцией частиц воды, и архимедовой силы поддержания. С ростом скорости глиссирования волновое сопротивление и архимедова сила лоддержания судна уменьшаются, а сопротивление трения и гидродинамическая подъемная сила растут. При любой скорости движения полная подъемная сила равна весу глиссера со всеми грузами, а полное сопротивление глиссера (сопротивление воды и воздуха) равно тяге (упору) гребного винта. Наибольшая гидродинамическая подъемная сила и наименьшее сопротивление создают наивыгоднейшие условия для движения глиссера. Отношение полной подъемной силы (веса глиссера) к сопротивлению корпуса называют гидродинамическим качеством. Расчетное гидродинамическое качество глиссера (без подводных выступающих частей корпуса) при наибольшей скорости хода колеблется от 5 до 8, т. е. сопротивление корпуса в 5—8 раз меньше полного веса глиссера. Давление воды на днище глиссера распределяется очень неравномерно. На передней кромке смоченной поверхности оно равно нулю; затем давление очень быстро возрастает, достигая наибольшего значения на расстоянии примерно в 15 процентов от всей смоченной длины днища. Затем давление медленно падает к корме иу транца вновь становится равным нулю. По ширине днища давление распределяется равномернее. Наивысшее его значение — посредине. Чем больше угол килеватости днища, тем более равномерно по длине и менее равномерно по ширине распределяется давление. От расположения центра тяжести глиссирующего судна зависит положение центра давления. Сопротивление, подъемная сила, положение центра давления, угол атаки днища и скорость хода очень тесно связаны между собой. На основе испытаний составлены формулы и графики, позволяющие вычислить все основные величины, связанные с глиссированием судна. Волновое сопротивление равно силе, которую надо было бы затратить, чтобы двигать глиссер по гладкой (без трения) поверхности, угол наклона которой равен углу атаки (рис. 2). Это сопротивление равно весу глиссера, умноженному на угол атаки. Вычислить сопротивление трения нетрудно, если известны площадь смоченной поверхности днища (ее определяют по специальным графикам) и коэффициенты трения. Последние установлены экспериментальным путем. Для вычисления волнового сопротивления килеватого днища вводится поправка на килеватость. На рис. 3 показана диаграмма сопротивления :корпуса глиссера. По вертикальной оси нанесен масштаб кривых сопротивлений Wв кг, а по горизонтальной — масштаб скорости хода Vв м/сек. Из диаграммы видно, что при наименьших скоростях хода кривая полного сопротивления растет по квадрату скорости. Это «режим плавания», когда гидродинамическая сила еще ничтожно мала по сравнению с архимедовой. Начиная со скорости 3 м/сек., сопротивление растет медленней. Достигнув максимума («горба»), кривая сопротивления начинает падать. Это «переходной режим», при котором гидродинамическая подъемная сила (Примерно равна архимедовой. После того «ак полное сопротивление достигло минимума (ложбина кривой), оно вновь начинает расти; это «режим глиссирования», когда судно поддерживается почти исключительно гидродинамической подъемной силой. Скорости, при которых данное глиссирующее судно меняет режим хода, зависят от его полного веса. Следовательно, для глиссеров разного веса эти скорости различны. Но можно сравнивать глиссеры не по абсолютным, а по относительным скоростям F. Для этого пользуются следующей формулой: Таким образом, после «горба» полное сопротивление падает, а затем вновь поднимается. Понятно, что наиболее рациональным будет положение, когда минимум кривой сопротивления совпадает с наибольшей скоростью. Очень важно уметь определить сопротивление как при проектировании судна, так и после его постройки. Это позволит точнее оценить обводы, наметить пути их улучшения и подобрать оптимальный винт.* **гЩг=где q = 9,81 м/сек — ускорение силы тяжести, D — вес судна в тоннах, V — скорость движения глиссера в м/сек. Установлено, что для всех нормальных глиссеров относительная скорость, при которой «режим плавания» сменяется «переходным режимом», равна 1, а значение наступления «режима глиссирования» равно 3. Поэтому может быть вычислена и скорость, при которой судно переходит на «режим чистого глиссирования»:С ростом скорости после «горба» волновое сопротивление идет вниз (см. кривые волнового сопротивления и сопротивления трения на рис. 3). Это происходит вследствие уменьшения углов атаки. По мере уменьшения волнового сопротивления растет сопротивление трения. Из практики известно, что трение должно расти по квадрату скорости. Однако с ростом скорости уменьшается площадь смоченной поверхности, поэтому сопротивление трения растет значительно медленнее.На основании теоретических и экспериментальных исследований взаимной связи основных величин, влияющих на глиссирование, можно сделать несколько практических выводов. 1. Для каждого глиссера существует один определенный угол атаки, обеспечивающий наименьшее сопротивление на заданной скорости. Поэтому нужно стремиться сохранить этот угол по всей длине смоченной поверхности днища. Не рекомендуется значительно менять угол килеватости по длине смоченной поверхности; кормовые части батоксов следует сохранить параллельными друг ДРУГУ2. Нередко при наивыгоднейших, с точки зрения сопротивления, условиях отношение длины смоченной поверхности к ширине становится меньше единицы. При этом глиссер теряет устойчивость хода (начинаются удары о воду, продольная качка и тряска). Чтобы избежать этого, можно сделать небольшой отгиб днища в кормовой части. Изгиб в обратном направлении недопустим, так как выгнутое днище в кормовой части будет испытывать подсос к воде. 3. Прямолинейно-килеватые шпангоуты кормовой части следует считать наиболее целесообразными; при иэогнуто-килеватых шпангоутах угол атаки будет меняться по длине днища. 4. Очень острые в носовой части вогнуто-килеватые обводы нередко бывают причиной забрызгивания воды внутрь корпуса. Слишком выгнутые ки леватые обводы делают судно неустойчивым. 5. Скулы должны иметь острые кромки. Скашивание скул следует применять только для улучшения поворотливости и устойчивости судна. Крутой отгиб скулы книзу способствует более равномерному распределению давления поперек днища. 6. Чем больше нагрузка глиссера при неизменной центровке, тем больше становится угол атаки. 7. По мере смещения центра тяжести судна к корме до его наивыгоднейшего положения сопротивление на «горбе» будет расти, а сопротивление на заданной скорости — снижаться. 8. Чем больше угол поперечной ки ­ леватости, тем, при прочих равных условиях, больше угол атаки на ходу.л. кривоносое,инженер. Москва.25