Введение в ходкость презентация

Сечения судна (Ship Lines) :
- Корпус (Body plan) - Бок (Shear plan)
- Полуширота (Half breadth plan)
ВСПОМИНАЕМ…ЗАПОМИНАЕМ

Вспоминаем….ЗАПОМИНАЕМ

Главные размерения судна

Пропульсивное устройство
1. Двигатель; 2. Вал двигателя с гибкой муфтой;
3. Дисковый редуктор для снижения числа оборотов двигателя (например, 1000 оборотов в минуту) до приемлемой скорости вращения винта (например, 200 оборотов в минуту) сокращение 5:1;
4. Валогенератор, для обеспечения корабля электричеством, когда работает двигатель;
5. Туннель гребного вала с подшипником;
6. Дейдвудная труба; 7. Гребной винт

приводное устройство
1. Лопасть винта (окружная скорость 31,4 м / с); 2. Босс, ступица или концентратор; 3. Водо/масло непроницаемое герметичное уплотнение; 4. Яблоко ахтерштевня; 5. Гребной вал, 240 оборотов в минуту; 6. Дейдвудная труба; 7. Вал двигателя; 8. Корпус редуктора (1:2,5); 9. Механический привод насоса смазочного масла; 10. Фланец вала (упор); 11. Приводной механизм вращения вала;

Преобразование энергии на судне
СЭУ
Редуктор
Муфта
Дейдвуд
Кронштейн ГВ
BHP
SHP
DHP
THP
ЕHP

Поворотные винто-рулевые колонки типа «Azipod»
фирмы АВВ Marine

Состав силовой энергетической установки
и пропульсивной системы «Azipod»

z
D
Силы, действующие на судно при поступательном равномерном движении

Режимы движения судов

Names of Ship’s Motion
Rolling
Pitching
Heaving
Yawing
Swaying
Surging
with spring
Without
spring
x
z
y
r
u
v

Транспортировка грузов и людей (первые опыты)

Плавание

Переходный режим

Глиссирование

Рикошетирование

Что нужно знать
и помнить из гидромеханики

Силы и моменты
Корабль на волнении – 6-ти мерная задача.
Самолет: в прямом полете вес = подъемной силе, сопротивление = тяге.

Сопротивление и подъёмная сила
Гидродинамические силы обусловлены распределением давления и сил вязкостного трения по поверхности тел.
Сопротивление (Drag): компонент, параллельный направлению движения.
Подъёмная сила (Lift): компонент, нормальный направлению движения
Внешняя нормаль

Подъёмную силу (Lift) и сопротивление (Drag) можно найти интегрированием по поверхности давлений и касательных напряжений.
Сопротивление и подъёмная сила

Кроме геометрических характеристик, на величину сил FL и FD влияют плотность ρ и скорость V.
Определить силы можно с помощью коэффициентов:
В данном случае площадь A определяется как площадь фронтальной проекции; в других случаях необходимо в качестве характерной брать площадь в плане (аэродинамика крыла), смоченную поверхность (корабельная гидромеханика), или ту, которая характерна и общепринята в данной отрасли техники.
Сопротивление и подъёмная сила

Сопротивление и подъёмная сила
В случае крыльев, CL и CD могут быть функциями от расположения сечения по размаху крыла. В этом случае локальные CL,x и CD,x , создающие полное сопротивление и подъёмную силу, можно проинтегрировать по размаху крыла L или по радиусу лопасти гребного винта.

Профили крыльев

Сопротивление трения и давления
Гидродинамические силы определяются силами трения и давления.
Разделяются на составляющие,
FD = FD,friction + FD,pressure
CD = CD,friction + CD,pressure
В соответствии с теорией подобия при испытаниях моделей судов
CD,pressure = f(Fr)
CD,friction = f(Re)
Сопр. трения
Сопр. давления
трения & давления

Отрыв потока
Отрыв потока увеличивает полное сопротивление за счет FD,pressure, даже при уменьшении смоченной поверхности и отсутствии трения FD,friction.
Плавное обтекание сводит к минимуму FD
Отрыв потока вызывает акустические шумы и сильные завихрения в спутной струе

Отрыв потока

CD для тел с разной геометрией
Для многих тел коэффициент полного сопротивления CD постоянен при Re > 104
CD зависит от ориентации тела в потоке.
В качестве первого грубого приближения попротивление многокомпонентной системы CD можно определить как сумму компонентов (что не всегда правильно).

CD для тел с разной геометрией

CD для тел с разной геометрией

CD для тел с разной геометрией

Два этих тела имеют одинаковое сопротивление.
Большое сопротивление тонкого кругового цилиндра связано с отрывом пограничного слоя.

Сопротивление пластин
Сопротивление пластин обусловлено трением в в ламинарном, переходном и турбулентном пограничном слое.

Сопротивление пластин
Местные коэффициенты трения
Ламинарное:
турбулентное:
Полный коэффициент трения
Ламинарное :
турбулентное :
В общем случае смешанного пограничного слоя с большим ламинарным участком

Влияние шероховатости
Кривые получены для правильной шероховатости
Шероховатость не влияет на сопротивление при ЛПС
Турбулентное течение чувствительно к шероховатости: Cf может увеличиться в 7 раз при данном Re !!!

Сопротивление цилиндра и сферы
Гладкий цилиндр
Сфера

Сопротивление цилиндра и сферы
Характер течения определяется числом Re.
Отрыв турбулентного пограничного слоя приводит большим продольным градиентам довления.
θотр,лам ≈ 80º
θотр,турб ≈ 140º

Влияние шероховатости
Относительная шероховатость
гладкая

Подъёмная сила
Подъёмная сила (Lift) – проекция равнодействующей сил трения и давления на перпендикуляр к направлению движения.
Коэффициент подъёмной силы:
A=bc Площадь крыла в плане

Схемы течений

Влияние угла атаки крыла
Теория тонкого профиля: CL≈2πα для α < αstall
В этом диапазоне подъёмная сила прямо пропорциональна α
Оптимальное крыло имеет максимальное КАЧЕСТВО CL/CD .
CD определяется в аэродинамической трубе или численно.

Влияние искривления профиля
Распределение толщин и искривление средней линии влияют на распределение давлений и сил трения по поверхности крыла

Влияние искривления профиля
Цветными линиями показано распределение давлений по поверхности
Искривление и распределение толщин сильно влияют на поле скоростей.

Концевые вихри на крыльях
Концевые вихри образуются из-за перетекания жидкости через концы крыла из зоны повышенного давления в область пониженного.
Концевые вихри представляют большую опасность для объектов за летящими самолетами.

Концевые вихри на крыльях
Уменьшить потери на концевые вихри можно с помощью концевых шайб.
Концевые вихри приводят к появлению индуктивного сопротивления.
Концевые перья многих летающих птиц исполняют функцию концевых шайб.

Подъёмная сила на вращающихся телах
Superposition of Uniform stream + Doublet + Vortex

Подъёмная сила на вращающихся телах
CL зависит от направления вращения.
Эффект от продольного вращения на CD мал.
У игроков с мячом в игре используется вращение .
Появление подъёмной силы при вращении называют эффектом МАГНУСА.