Статья из Технической Энциклопедии 1927-34 г.г. : другие произведения.

Парусность. Часть 3

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:
 Ваша оценка:

   Силы давления ветра и сопротивления воды должны лежать в одной вертикальной плоскости (фиг. 18, верхний чертеж), в противном случае судно будет или отходить от ветра (нижняя схема) или приводиться к ветру (средняя схема). В обоих случаях судно не будет держаться на курсе, причем второй случай не допустим, т. к. если судно имеет свойство отходить от ветра, то оно не способно к повороту через направление ветра (оверштаг), к-рый иногда необходим. Однако точный теоретическ. подсчет сил давления ветра и сопротивления воды и определение положения их точек приложения-- невозможны, т. к. помимо сложностей самого расчета положение центров переменно и различно при разных курсах в зависимости от угла встречи и крена судна. Задача конструктора сводится к ограничению их перемещения, что легче достичь при гафельном вооружении. Поэтому производят так наз. у с л о в н ы й р а с ч е т . Определяют положение ц е н т р а П., к-рый принимают за центр давления, и ц. т. подводной части диаметральной плоскости -- ц е н т р б о к о в о г о с о п р о т и в л е н и я , к-рый принимают за точку приложения силы бокового сопротивления воды. П. проектируют так, чтобы центр ее был несколько впереди центра бокового сопротивления, т. к. последний при ходе корабля смещается несколько вперед. Это расстояние из опыта установлено следующим: для кораблей и шхун с прямыми парусами в среднем 0,06-75L, для гафельных шхун в среднем 0,039L, где L--длина судна. Кроме того отношение момента площади передних парусов к моменту площади задних парусов относительно середины грузовой ватерлинии должно быть следующим: для судов с острыми обводами от 1 : 0,72 до 1 :0,78; для коротких широких судов от 1:0,76 до 1:0,82; для шхун с прямыми парусами от 1 : 0,82 до 1 :0,92. При подсчете в нек-рых случаях (яхты, крен судна) следует учитывать изменение скорости ветра в зависимости от высоты над уровнем моря. Если качества судна после постройки неудовлетворительны, то их можно исправить: 1) изменением П.--увеличивая или уменьшая передние или задние паруса; 2) изменением положения мачт---перестановкой или изменением наклона мачт; 3) изменением посадки судна -- перемещением балласта или груза вперед или назад; 4) изменением формы корпуса--увеличением дейдвуда, укреплением новых досок, или уменьшением имеющегося (почти невозможно).
   []
   Па фиг. 19 изображены силы, действующие на парусное судно на ходу. Давление ветра R, как-указано выше, м. б. разложено на движущую силу L и силу сопротивления (ветра) Q. Обе вызывают движение судна; но т. к. сопротивление воды, также разлагаемое на составляющие Wl и Wq, в продольном направлении в 10 раз меньше, чем в поперечном, т. е. Wl=10Wq, то и движение судна получается вперед с нек-рым сносом (дрейфом) вбок по линии АВ, не совпадающей с диаметральной плоскостью судна, поэтому силы L и Wl следует брать в направлении движения судна, а не его диаметральной плоскости. В начале движения L > Wl, при установившемся движении L=Wl и Q = Wq. Силы R и Wq практически не лежат в диаметральной плоскости и их приходится уравновешивать перекладкой руля (сила р). Силы L и Wl не лежат также в одной горизонтальной плоскости, что вызывает незначительный диферент на корму, к-рый мы не рассматриваем. Силы Q и Wq помимо дрейфа вызывают крен судна, т. к. также расположены в разных вертикальных плоскостях; влияние крена настолько велико, что проблема П. тесно увязывается с остойчивостью, т.к. помимо уменьшения опасности опрокидывания меньший крен обусловливает меньшее сопротивление воды и больший ход судна. Из двух парусов, дающих одинаковую составляющую L, следует выбирать дающий меньшую составляющую Q, на что уже указывалось выше. Существует ряд эмпирич. зависимостей, определяющих полную площадь всех парусов S в зависимости от площади грузовой ватерлинии, миделя, диаметральной плоскости, смоченной поверхности и водоизмещения; последняя выражается
   []
   где к = 120-160 для кораблей, барков и бригов; для яхт спортивных к = 180-200. При необходимости увеличивать скорость судна новая П. определится из:
   []
   где значки (1) относятся к измененным заданиям; при том же водоизмещении
   []
   Однако расчет П. следует тесно связывать с остойчивостью. На ходу парусное судно имеет крен [], к-рый не должен превышать: для кораблей 4 град., барков и бригов 5 град., пароходов 6 град., для шхун, катеров 7 град. и яхт 8-10 град..
   []
   Из фиг. 20 действительный угол крена (в радианах) определяется из
   []
   где Р--сила тяжести и MG--метацентрическая высота, Q --кренящая сила, h--ее плечо. Вводя площадь всех парусов S = kQ, получаем
   []
   где [] --эмпирическая величина; она равна: для. рейсов в Индийском и других океанах 26-24, для Атлантич. океана 24-21, для европ. вод 21-19, для большого каботажа 19-17, для малого каботажа 17-14. Величина [] наибольшая--для больших кораблей, меньшая---для шхун с прямыми парусами и еще меньшая--для шхун с гафельным вооружением.
   []
  
   Для проверки условий остойчивости строят (фиг. 21) диаграмму статич. моментов (см. Остойчивость судов) и кривую моментов силы ветра. При равном ветре от момента AD судно накренится на угол 18 град., определяемый точкой F; при шквале: наибольший угол крена будет 37 град. и определится точкой Н, причем ADE = EGH. Величина момента силы ветра, определяющая размер П., будет
   []
   где M= AD при угле AF не большем данной выше величины, а [] = 0,5-1,0 в зависимости от типа судна и условий его плавания. Определенная из условий остойчивости величина S распределяется между мачтами в зависимости от типа судна (табл. 1).
   []
   Размещение и размеры рангоута определяются величиной [] как входящим аргументом--отношением П. фок-мачты к S. Величина силы ветра и давления воды м. б. определена из испытания моделей судна в гидроканале и аэродинамич. трубе. Положение центров для условного расчета определяется чисто геометрически, причем учитывают в зависимости от типа лишь следующие паруса: для мачт с полным вооружением--нижние паруса, марсели и брамсели, для мачт с гафельным вооружением--гафельные паруса и топсели, для бугшприта--1--2 кливера и стаксель или фор-стеньги-стаксель. Определение скорости парусного судна при любом курсе может быть в настоящее время теоретически определено только для идеального случая при следующих допущениях: сопротивление воды пропорционально [] , дрейф равен 0, сопротивление воды не зависит от крена и волнения, действительный ветер постоянен по силе и направлению и не меняется по высоте; паруса поставлены наиболее рационально. На фиг. 16 и 17 представлены такие диаграммы для w=6 м/ск. Эти диаграммы строятся для разного направления кажущегося ветра одинаковой силы, после чего делается переход к действит. ветру одинаковой силы для разных направлений. Скорость современных парусных судов приведена в табл. 2.
   []
   Как видим, наибольшая скорость достигается при курсе в полветра; падение ее при иных курсах происходит вследствие уменьшения Са. При уменьшении это правило нарушается, т. к. при более сильном ветре уменьшается парусность взятием рифов или уборкой верхних парусов.
   []
   На фиг. 22 показаны кривые скоростей для большого 4-мачтового барка. Рассмотренные выше отношения Са: Cw характеризуют парусное судно с аэродинамической стороны, отношения V:v характеризуют его гидродинамич. свойства. В виду ограничения условиями остойчивости последнее отношение на судах не м. б. повышено значительно.. На буерах благодаря незначительному трению льда это отношение достигает 2,скорость доходит до 125 км/ч, и использование аэродинамич. Возможностей П. достигает практич. предела.
   Лит.: М и д д е н д о р ф Ф., Рангоут и такелаж судов, пер. с нем.,СПБ, 1905;S с h w a r z Т., Die Entwicklung des Krifgsschiffbaups von Altfrtum bis zur Neuzeit, Lpz.,1909; E i f f e l G.,Der Luftwiderstandu. der Flug, В., 1912; F u c h s R., H о р f I,., Aerodynamik, В., 1922; F l e t t п е г A.. Die Anwendung d. Erkenrtnisse d. Aerodynamik zum "Windantrieb von Schirfen, В., 1924/25; F l e t t n e r A., Mein Weg zum Rctor, Lpz., 1926; B e t z A., Der Magnuseffekt d. Grundlage d. Flettnerwalze, "Z. d. VDI", 1925, 3, p. 1; C u r r y M., Die Aerodynamik des Segels, Diessen vor Munehen, 1925; B a d e r H., Beitrag zur
   Thenrie des Segelns, Karlsruhe, 1925; A c k e r e t J.,
   Das Rctorschiff u. seine physikalischen Grundlagen,
   2Aufl., Gdttingen, 1925. P. Тишбайи.
  
  
 Ваша оценка:
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"