затрачивается на преодоление важной части сопротивления — трения воды о корпус катера. Действительное сопротивление трения часто недооценивается, и поэтому к нему относятся недостаточно внимательно. Доля трения в полном сопротивлении может быть легко рассчитана, во всяком случае, легче, чем сопротивление формы, но сопротивлению трения моторных катеров не придают серьезного значения. ?з спортивных судов только гоночные парусные яхты составляют похвальное исключение, так как прилагается немало усилий, чтобы придать гладкость их подводной поверхности. Вода не может струиться вдоль стенки, не образуя значительного трения. Это характерно как для внутренних стенок водопроводной трубы, берегов русла реки или стенок канала, так и для омываемой наружной поверхности корпуса катера. Очевидно, трения воды часто не замечают по той причине, что оно не так отчетливо видно, как волнообразование. Кроме того, оно почти не зависит от формы катера, а обусловлено только размером смоченной поверхности и скоростью. Трение неизбежно, поскольку катер на ходу омывается водой.
Распространенным заблуждением является предположение об отсутствии трения у судна с очень гладким днищем. Полагают, что благодаря использованию современных красок для подводной части судна, например краски с графитом, вода полностью отталкивается, так что нет площади для приложения силы трения. Неверно! Трение возникает всегда! Хотя у очень ?ероховатых поверхностей оно сильнее, чем у гладких, однако ни жир, ни графит, никакая высокоглянцевая политура не могут устранить трения воды или хотя бы значительно умень?ить его.
Ли?ь недавно добавкой химикалиев на?ли возможность оказать влияние на способность воды создавать трение и умень?ать его. Сразу за фор?тевнем изменяется и переме?ивается ровно идущий ламинарный поток воды. Завихренный поток воды вдоль корпуса катера, внутри которого значительно повы?ается сопротивление трения, называют турбулентным.
Если удастся сохранить ламинарное обтекание потока по возможно боль?ей длине подводной части судна, то сопротивление трения умень?ится. Добавка полимеров (нитевидных молекул) к воде настолько сильно способствует ламинаризации потока вдоль наружной об?ивки, что в среднем исключается 30% сопротивления трения; при испытании модели было получено даже до 45% экономии. Разумеется, использование такого химического средства для умень?ения сопротивления трения запрещено организациями парусного спорта. Между тем известны результаты испытания, проведенного в 1968 г. на английском минном тральщике «Хайбэтон». ?з носовой части судна во время хода постоянно выпускали очень слабый раствор полиоксиэтилена (1 : 100 000). Сопротивление трения катера благодаря этому умень?алось в зависимости от скорости и волнения на 22—36%. Экономия мощности двигателя или топлива составила 12—20%. Хотя поли-оксиэтилен — недорогой продукт, экономия топлива не покрыла расходов по использованию полимера.
В среднем половина мощности двигателя моторного катера используется на преодоление сопротивления трения. В области пика сопротивления, когда R = 5,25, доля трения снижается до 1/8 полного сопротивления, поскольку на волнообразование затрачивается боль?ая часть сопротивления. При очень медленном движении во время дрейфа полное сопротивление практически целиком состоит из трения До сих пор говорилось о сопротивлении трения как о чем-то неизменном, но его действительное значение определяется состоянием подводной части судна. Чем боль?е ее ?ероховатость, тем сильнее трение воды. При обрастании днища трение может возрасти на 50 или даже 100% по сравнению с нормальным. В случае очень сильного обрастания трение иногда увеличивается даже в три раза по сравнению с трением при гладком днище.
Возду?ное сопротивление в основном зависит от размера и формы надводной части судна, т. е. от корпуса катера с надстройками и соответствующего такелажа. В среднем оно составляет 2—3% полного сопротивления. Но это действительно ли?ь в идеальном техническом смысле, а именно, для безветренных дней, когда сопротивление воздуха возникает ли?ь от потока, образуемого движением катера, и таким вводится в расчет. При
сильном встречном ветре и даже ?торме или очень высокой скорости судна возникает значительно боль?ее возду?ное сопротивление. Здесь следует упомянуть также о том, что ветер может в значительной степени поме?ать причаливанию и отчаливанию, поскольку во время выполнения этих маневров судно почти не имеет хода. Моторные катера в подобных условиях довольно часто получали повреждения. Не имея хода, катер не слу?ается
руля, оказывается во власти сильного ветра и попадает в трудное положение; его может нанести на стоянку других катеров, на чужие якорные цепи, на берег.
Сравнивая три основные части полного сопротивления (рис. 18) — сопротивление формы, трения и воздуха, можно сделать полезный вывод: поскольку сопротивление воздуха, как и сопротивление трения, подчиняется в основном закону увеличения сопротивления пропорционально квадрату скорости, то для того чтобы в два раза увеличить скорость, необходимо преодолеть в четыре раза возрос?ее сопротивление. Но сопротивление формы зависит от особых закономерностей волнообразования. От самого малого хода до пика сопротивления при R = 5,25 сопротивление формы по отно?ению к скорости возрастает значительно боль?е, чем в квадрате. За пиком сопротивление формы увеличивается мень?е, чем скорость в квадрате.
Если на тихоходных катерах развить повы?енные скорости, то катера окажутся в невыгодном положении, так как сопротивление их увеличится в значительной степени. Катера со средними скоростями (полуглиссирующие) будут иметь преимущество, поскольку у них сопротивление формы становится относительно мень?им с увеличением скорости.
Однако не следует сме?ивать сопротивление с мощностью. По закону о квадратичном увеличении сопротивления при увеличении скорости в два раза возникает четырехкратное сопротивление (что в основном совер?енно правильно). Однако это сопротивление нельзя преодолеть четырехкратно увеличенной мощностью двигателя, так как мощность равна именно сопротивлению, помноженному на скорость. Если сопротивление повы?ается в квадрате, то для получения мощности его необходимо еще раз помножить на скорость. ?ными словами, мощность повы?ается в третьей степени — в кубе увеличения скорости. Удвоенная скорость возбуждает четырехкратное сопротивление, но при этом требуется 2X2x2 = 8-кратная мощность двигателя!
При полной или частичной перепечатке материалов сайта ссылка на www.kapitanua.com обязательна.
