Гидродинамическая сила и ее момент.

Поперечная аэродинамическая сила Ау создает боковое перемещение судна - дрейф со скоростью V_y, в результате чего корпус судна движется с углом дрейфа «а». В этих условиях корпус судна испытывает сопротивление со стороны воды в виде гидродинамической силы R, имеющей поперечную составляющую R_v.

Подводная часть судна характеризуется площадью проекции погруженной части на ДП. Эту площадь S_y для приближенных оценок можно принимать равной произведению длины судна между перпендикулярами на среднюю осадку:

S_y = L*d_СР

При движении судна лагом, когда а=90°, точка приложения силы реакции воды (гидродинамической силы R) носит название центра бокового сопротивления (ЦБС).

Приближенно можно считать, что ЦБС совпадает с центром площади проекции погруженной части судна на ДП, а по длине судна практически совпадает с ЦТ.

При посадке судна на ровный киль ЦБС, как и ЦТ, примерно совпадает с мидель-шпангоутом

Если угол дрейфа не равен 90°, то точка приложения гидродинамической силы смещается по ДП в направлении движения, т. е. навстречу набегающему потоку воды. Если угол дрейфа меньше 90°, то точка приложения смещается от ЦБС в сторону носа, а при угле дрейфа более 90° -в сторону кормы, т.е. смещение точки приложения гидродинамической силы имеет ту же закономерность, что и для аэродинамической. Однако величина смещения точки приложения гидродинамической силы примерно в 2 раза больше, чем аэродинамической при одинаковых углах атаки (a=q_w), что объясняется более совершенными обводами подводной части и, следовательно, более выраженным проявлением свойств крыла.

Плечо поперечной гидродинамической силы относительно ЦТ можно приближенно рассчитывать по формуле:

ℓ_R = 0.5 + (9.4)

где ℓ_R - относительное плечо поперечной гидродинамической силы, выраженное в долях длины корпуса;

ℓ_ЦБС — отстояние ЦБС от ЦТ, м.

В соответствии с формулой (9.4) точка приложения гидродинамической силы имеет максимальное смещение при углах дрейфа, близких к 0 и 180°, когда это смещение достигает ±0,5L, т. е. точка приложения приближается к носовому или кормовому перпендикуляру.

Угол дрейфа, близкий к 180°, судно может иметь при движении назад.

Рис. 9.3, Силы, действующие на судно при движении с углом дрейфа

Поперечная составляющая гидродинамической силы R_y создает гидродинамический момент M_R относительно вертикальной оси, проходящей через ЦТ судна,

M_R=R_W1_R .(9.5)

Поперечная гидродинамическая сила R_y в (Н) рассчитывается по формуле':

R_Y = C_YS_YV² (9.6)

Где ρ – массовая плотность забортной воды, кг/м³;

S_Y – площадь проекции подводной части корпуса судна на ДП, м²;

V – скорость судна относительно воды, м/с;

С_Y – безмерный коэффициент поперечной гидродинамической силы, значение которого можно рассчитать по формуле:

C_Y = (9.7)

Где δ – коэффициент общей полноты;

d/L – отношение средней осадки судна к его длине

. Следует лишь отметить, что ЦБС располагается по длине судна всегда сравнительно близко от ЦТ, поэтому в практических расчетах

допустимо ℓ_ЦБС принимать равным нулю, в то время как ℓ_цп может иметь значительную величину.