Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача №1

Дано: размеры пластины

скорость движения

температура воды

Определить: сопротивление трения плоской пластины.

Решение

Определим число Рейнольдса по формуле

где - скорость движения плоской пластины, м/с;

- длина плоской пластины, м;

- кинематическая вязкость воды, при , = 1,31•10^-6 м²/с.

Критическое значение числа Рейнольдса составляет Re_кр = 3•10⁵.

Из этого следует, что при решении задачи следует учитывать возможный ламинарный участок пограничного слоя. Поэтому определяем длину ламинарного участка по формуле

где Re_кр-критическое число Рейнольдса.

Затем определим коэффициент сопротивления для ламинарного режима

Находим сопротивление плоской пластины для ламинарного слоя

где - плотность воды, кг/м³;

- ширина плоской пластины, м.

Определим величину потери импульса

При чисто турбулентном режиме в пограничном слое величина потери импульса могла бы быть достаточна на расстоянии , которое определим по формуле

Определим

Определим условное число Рейнольдса

Определим число Рейнольдса при расстоянии

Определим коэффициенты сопротивления при расстояниях и

Определим сопротивления на длинах и по формуле

Определим сопротивление на участке с турбулентным режимом

Определим полное сопротивление плоской пластины по формуле

Задача №2

Дано: размеры судна Lc Ч Bc = 50 Ч 8 м;

длина цилиндрической вставки Lц = 0,7 Lc;

скорость движения судна V = 5,2 м/с;

коэффициент полноты корпуса д = 0,6;

материал корпуса - сталь;

осадка Т = 2,3 м.

Определить: силу сопротивления движению судна.

Сопротивление воды движению судна складывается из трёх составляющих

где - сопротивление трения; - сопротивление формы;

- волновое сопротивление.

В практических расчётах и при моделировании сопротивление формы и волновое объединяют

где - остаточное сопротивление.

Тогда полное сопротивление воды движению судна

На практике в судовых тяговых расчётах сопротивление трения определяется по формуле

где - коэффициент, учитывающий кривизну поверхности судна; - безразмерный коэффициент трения технически гладкой эквивалентной пластины, имеющей площадь смоченной поверхности, равную площади расчётного судна, определяют по формуле

- безразмерное число Рейнольдса,

V - скорость движения судна;

L - длина судна;

- коэффициент кинематической вязкости воды, при температуре 10^о С

м/с;

- добавка к коэффициенту трения гладкой поверхности эквивалентной пластины для учёта влияния шероховатости обшивки,

- коэффициент сопротивления выступающих частей корпуса,

- смоченная поверхность судна.

Смоченную поверхность судна определяют приближённо по формуле

,

,

где - расчётная осадка судна; - коэффициент полноты объёмного водоизмещения; - расчётная ширина судна.

Коэффициент, учитывающий кривизну поверхности судового корпуса, зависит от отношения L/B, Кк = 1,0375.

Остаточное сопротивление

где - безразмерный коэффициент остаточного сопротивления расчётного судна, отнесённый к водоизмещению.

Значение коэффициента устанавливают по результатам натурных испытаний судна-прототипа. Прототип выбирают с наиболее близким отношением L/B и со сходными очертаниями кормы [1(приложение3)]. Значение коэффициента для судна-прототипа определяют по зависимости [1(приложение 4)]. Как правило, размеры расчётного судна и судна-прототипа не совпадают. Поэтому значения коэффициента для расчётного судна определяют с учётом поправок на разницу в размерах

где - коэффициент остаточного сопротивления прототипа, ;

- коэффициенты, учитывающие разницу в соотношениях основных размеров расчётного судна и судна прототипа,

; ; ; ;

- длина цилиндрической вставки корпуса судна;

- объёмное водоизмещение судна,

,

.

Число Фруда для судна

,

.

Устанавливаем величину отношений для расчётного судна и для судна-прототипа

По графикам [1(приложение 5)] определяем следующие зависимости

; ;

; ;

;

; .

Вычисляем значения поправок

Посчитаем сопротивление движению судна движущемуся на различных скоростях.

Значения скоростей и соответствующих сопротивлений занесём в таблицу.

Сопротивления движению судна движущемуся с различными скоростями

Для наглядности построим график зависимости сопротивления от скорости

Рисунок 1 - Зависимость сопротивления движению судна от его скорости

Задача №3

Дано: размеры плота Lп Ч Вп = 320 Ч 60 м;

осадка плота Тп = 1,1 м;

скорость плота Vп = 1,2 м/с.

Определить: силу сопротивления воды плоту.

Решение:

Сопротивление воды движению сортиментных пучковых плотов при оптимальной длине буксирного каната на глубокой и спокойной воде определяют по формуле

,

где С_ф- коэффициент сопротивления формы: для сортиментных плотов С_ф зависит от отношения В_п/Т_п.

Значения коэффициента сопротивления формы

Для сортиментного плота с габаритами 320Ч60 м, С_ф=1,756;

?- площадь поперечного сечения плота под водой, м²,

? = 0,84B_пТ_п,

?= 0,84•60•1,1 = 55,44 м²;

С_тр- коэффициент сопротивления трению, для сортиментных С_тр=0,009;

S - площадь смоченной поверхности плота, м²;

S = L_п(B_п+2Т_п),

Для плота с габаритами 320Ч60 м

S = 320·(60+2•1,1) = 19904 м².

с - плотность воды, с =1000 кг/м³;

V- скорость движения плота;

Сопротивление воды сортиментному плоту будет равно

Посчитаем сопротивление воды сортиментному плоту движущемуся с различными скоростями в спокойной воде. Значения скоростей и соответствующих сопротивлений занесём в таблицу.

Сопротивления воды плоту движущемуся с различными скоростями

Для наглядности построим график зависимости сопротивления от скорости.

Рисунок 2 - График зависимости сопротивления от скорости

Список использованных источников

Барабанов В.А. Теоретический чертеж судна. Остойчивость. Тяговые расчеты: методические указания к выполнению заданий по курсу «Судовые перевозки». - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005. - 38 с.

Размещено на Allbest.ru