Существуют различные методы воздействия на процессы и структуру обтекания судна с целью уменьшения сопротивления воды движению судов, которые подразделяются на методы снижения вязкостного (трения и формы) и волнового сопротивления. . Известны следующие методы снижения сопротивления трения: замена при данном числе Рейнольдса Re турбулентного течения в пограничном слое ламинарным (ламинаризация потока), для которого характерно меньшее сопротивление трения ; изменение физических свойств жидкости на смоченной поверхности обтекаемого тела; уменьшение смоченных поверхностей.
Ламинаризация пограничного слоя достигается приданием телу формы, которая обеспечивает более равномерное распределение давления по его длине, повышающее устойчивость ламинарного течения в пограничном слое . При больших числах Re, вплоть до натурных, ламинаризация потока обеспечивается отсасыванием жидкости внутрь обтекаемого тела через его пористую поверхность (распределенный отсос) либо через отдельные щели (дискретный отсос). Отсасывание уменьшает толщину пограничного слоя и изменяет эпюру его скоростей, что способствует сохранению ламинарного течения (снижение сопротивления трения на 60- 70%).
Продольные днищевые реданы
Изменение физических свойств жидкости и поверхности корпуса судна достигается различными способами , приведенными ниже. 1) введением в пограничный слой растворов полимеров — полиэтиленоксидов, полиакриламидов и др., отличающихся большой относительной молекулярной массой (до — 106) и малой долевой концентрацией по массе (порядка 105-10 6).
Эти вещества с молекулами в виде длинных цепей способствуют частичному гашению турбулентности в пристенной области слоя (снижение сопротивления трения на 60-80% ); 2) применением поверхностно-активных веществ (натриевых и алюминиевых мыл с долевой концентрацией по массе порядка 10 2- 10 3), влияющих на силы поверхностного натяжения и изменяющих молекулярную структуру потока (снижение сопротивления трения на 30-60%); 3) подогревом или введением в жидкость пузырьков воздуха; 4) гашение в пограничном слое турбулентности возможно благодаря покрытию поверхности тела упругим, легко деформирующимся материалом, изменяющим физические свойства поверхности типа « кожи дельфина» (ламинфло). 5).
Также уменьшение смоченной поверхности обтекаемого тела достигается благодаря формированию на его поверхности воздушной каверны за счет непрерывной подачи воздуха. В области расположения каверны удается почти полностью устранить сопротивление трения. 6).
Снижению сопротивления формы способствуют такие меры, как повышение плавности обводов кормовой оконечности, предотвращающее образование поперечных вихрей на корпусе судна, и применение носовых бульбов для снижения интенсивности продольных вихрей. Для уменьшения волнового сопротивления при числах Фруда Fr более 0,2 применяют S-образные формы носовых ватерлиний, а при Fr> 0,4 — клиновидные.
Дополнительное снижение сопротивления может быть достигнуто за счет применения носовых бульбов. При малых числах Fr и полных обводах они способствуют разрушению носовой подпорной волны, а при Fr= 0,25- 0,35 обеспечивается благоприятная интерференция создаваемой бульбом волновой системы с волнообразованием корпуса судна. Эффективный способ снижения волнового сопротивления— применение полупогружных судов, вертикальные стойки которых благодаря узкой ватерлинии создают незначительное волнообразование. Снижение всех составляющих сопротивления воды движению судна может быть достигнуто применением динамических принципов поддержания судов, то есть за счет подъема корпуса из воды ( судно на подводных крыльях, судно на воздушной подушке, экраноплан).
8. Тюнинг доработка лодки ПВХ чтобы пол не «ГУЛЯЛ» и улучшить ход лодки. И что лучше СЛАНЬ ИЛИ НДНД?
Ограничение
Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:
Источник: studfile.net
Способы снижения сопротивления воды движению судна
Основные составляющие сопротивления — вязкостное и волновое — преобладают в общем балансе у водоизмещающих судов, поэтому наиболее перспективным является изыскание возможности уменьшения именно этих составляющих. Знание закономерностей формирования сопротивления позволяет наметить и пути его целенаправленного изменения.
Методы снижения вязкостного сопротивления.
Вязкостное сопротивление — основная составляющая сопротивления воды для большинства транспортных судов. Соответственно наибольшие выгоды сулит уменьшение именно этой составляющей.
Современные суда относятся к категории хорошо обтекаемых тел — их сопротивление формы невелико и близко к своему нижнему пределу (при заданных значениях коэффициента общей полноты б). Следовательно, единственный путь существенного снижения вязкостного сопротивления может быть реализован только за счет его основной составляющей — сопротивления трения. Последняя определяется течением жидкости в пристеночной области (см. гл. 3), изменение характеристик которого и может привести к благоприятному эффекту. Здесь можно выделить два направления: а) ламинаризацию течения в пограничном слое; б) подачу в пристеночную область газа или жидкости с физическими свойствами, отличными от таковых у воды.
При ламинарном режиме обтекания коэффициент сопротивления трения (3.12) существенно ниже, чем при турбулентном [см. (3.15)]. Это различие при числах Рейнольдса, характерных для морских транспортных судов, теоретически может достигать одного- двух порядков. Следовательно, ламинаризация пограничного слоя может привести к существенному снижению сопротивления трения. Реальное использование этой идеи применительно к судам может быть осуществлено либо за счет создания демпфирующих покрытий, либо путем отсоса пограничного слоя.
Нанесенные на поверхность тела податливые покрытия в некоторых случаях снижают сопротивление трения в 1,5—2,0 раза вплоть до чисел Рейнольдса Re = 2 10 7 . Однако сложность изготовления подобных покрытий, нестабильность их упругих характеристик и в определенной степени случайность достижения требуемого положительного эффекта не позволяют сегодня использовать этот метод снижения сопротивления.
Отсос пограничного слоя может быть распределенным (по всей поверхности тела) либо сосредоточенным через специальные щели, заданным образом расположенные по длине тела. В принципе отсос позволяет обеспечить ламинарный режим течения в пограничном слое при любых числа Рейнольдса. При этом может быть получен ощутимый эффект даже с учетом энергетических потерь на отсос жидкости. Теоретические оценки показывают, что при характерных для судов числах Re — 10 8 +10 9 оптимальный распределенный отсос может снизить сопротивление трения в шесть-семь раз. Сегодня, однако, эта идея не находит практической реализации; она наталкивается на непреодолимые пока препятствия конструктивного (сложность создания эффективной системы отсоса) и технологического (слишком жесткие требования к состоянию-поверхности, которая должна быть очень гладкой) свойства.
Идея использования «воздушной смазки» — создания тонкой газовой прослойки между поверхностью тела и окружающей жидкостью — достаточно стара.
Экспериментальные исследования показали, что реализация этой идеи на практике возможна лишь на плоских участках днища. Сегодня воздушная смазка находит ограниченное применение только на судах внутреннего плавания. Так, на барже водоизмещением D = 3270 т в рабочем диапазоне скоростей движения (v = 12+18 км/ч) был получен выигрыш в сопротивлении около 25%.
На морских транспортных судах воздушная смазка применения пока не находит. Это объясняется, во-первых, гораздо меньшей, чем у судов внутреннего плавания, долей смоченной поверхности, приходящейся на плоский участок днища, а во-вторых, — дестабилизирующим влиянием качки.
В последнее время искусственная газовая кавитация используется на малых быстроходных судах. Тонкая газовая или воздушная прослойка создается на плоских горизонтальных либо близких к таковым участках днища. При этом сопротивление движению глиссирующего катера снижается на 30—35%.
Изменения физических свойств жидкости в пристеночной области можно достичь и другим путем — за счет введения высокомолекулярных соединений — полимеров. Незначительная их добавка в воду приводит к существенному, в два-три раза, снижению поверхностного трения.
Концентрация полимеров настолько мала (10-4—10“6), что объяснить получаемый эффект изменением плотности или вязкости невозможно. Дело в том, что полимеры придают воде новые качества, переводят ее в разряд аномальных (неньютоновских) жидкостей. При этом резко уменьшается поперечная составляющая пульсационной скорости и, как следствие, турбулентного обмена в пограничном слое, снижаются энергетические потери и их эквивалент — сопротивление трения. Соответственно эффект от добавки полимеров имеет место только при турбулентном режиме обтекания тела.
Практическая реализация этого способа возможна лишь путем введения полимеров в пристеночную область через щели либо перфорированную поверхность, а также за счет покрытия тела растворимыми обмазками. В обоих случаях эффективность снижается — уменьшение сопротивления составляет не более 15—50%. Это обстоятельство, высокая стоимость полимеров и недостаточно изученные экологические последствия их использования объясняют тот факт, что данный способ снижения вязкостного сопротивления пока не находит применения.
Источник: studme.org
forum.kulik.ru
Как снизить сопротивление движению и повысить скорость не переделывая катамаран
3 сообщения • Страница 1 из 1
Как снизить сопротивление движению и повысить скорость не переделывая катамаран
Сообщение Анатолий Кулик » 22 июл 2023, 16:07
Скорость движения лодки, понятно, что зависит в том числе и изначально — от сопротивления гидродинамического лодки. Рассмотрю только один аспект — что и как на серийном катамаране можно менять, не переделывая конструкцию (особо отмечу — поплавки), чтобы снизить сопротивление движению, а значит — либо повысить скорость либо пойти круче к ветру.
1. Уберите с судна всё, что что-то весит. Смоченная поверхность поплавка, которая создаёт сопротивление трению, зависит от водоизмещения. До фанатизма доводить не стоит, но снять мотор и бак с бензином — стоит. Вполне уместным будет в гонках оставить на берегу пассажиров и их багаж. Очевидно, что число участников гонки на одной лодке стоит минимизировать в соответствие с правилами гонок.
2. Движение на одном поплавке, — вполне очевидно — создаст существенно меньшее сопротивление движению, чем на двух. Очевидность — в уменьшении смоченной поверхности раза в полтора, соответственно и уменьшении потерь на трение и в снижению так называемого волнового сопротивление — вдвое. Потому, те, кто умеют балансировать на одном поплавке — обычно и выигрывают гонки!
Учитесь! Кстати, если обеспечить тримарану таковое расположение поплавков, чтобы он мог идти только на центральном — не касаясь воды боковыми — выход на 1 поплавок вполне достижим и новичкам. Тримараны «Кулик» — предназначены не для гонок, а для походов, в которых лишний крен — не нужен и потому ходят на двух поплавках, но не сильно витиеватыми переделками каркаса можно обеспечить их выход на один (центральный) поплавок ради достижения победы в гонках.
3. Поплавки стоит надуть «до упора». Чем поплавки жестче, тем сопротивление будет меньше . (Я не буду здесь опять же вдаваться в теоретические измышления и рассуждения — это так чему можно найти хорошие теоретические обоснования с специализированной литературе). Что значит «до упора»? Во-первых до упора или нет — проверять надо на воде.
Давление в поплавках существенно меняется на пляже на берегу под солнцем и на воде. Если есть проверенный манометр — то это 170-200 мбар для поплавков диаметром 50-60см. Если штатная ножная помпа — то качайте ДО УПОРА — то есть если человек массой 70-80 кг — стоит на помпе, а она более не продавливается, то это и будет примерно 170-180 мбар. Можно постучать (пощелкать) по поплавку пальцем (ногтем) — если глухой звук переходит в звонкий (но ещё не звенит как колокол) — в самый раз!
4. Весовой баланс определяет килевой дифферент. Надо добиваться нормального обтекания потоком воды поплавков. Если экипаж на корме — корма притоплена и за поплавком встаёт бурун воды, а если кормовой срез поплавков транцевый — то поплавки при неправильном дифференте тянут за собой воду — это хорошо видно — явно надо экипажу переместиться ближе к центру и обеспечить хорошее обтекание поплавков.
5. На попутных курсах (фордевинд и полный бакштаг) — стоит поднять шверт, который так же создаёт лобовое сопротивление движению. Но это не всегда может дать положительный эффект. Шверт может оказаться наполовину в воде, изменить баланс ЦБС, что приведет к увеличению угла атаки на руле и соответственно — увеличит сопротивление. (Подъём одного из двух рулей на катамаранах — чаще срабатывает наоборот именно из-за того, что приходится больше работать рулём.)
6. Если ветер сильный, курс бейдевинд, то сопротивление от экипажа ветровому потоку — тоже как-то влияет на скорость и крутизну хода, а потому — не стоит стоять во весь рост, лучше пристроится матросу за палаткой, а рулевому прилечь в кокпите. На попутном курсе — наоборот — члены экипажа создают попутную парусность и не грех этим воспользоваться. . Но это уже «ловля блох»!
Рассуждения, что «Сибкаты» без палаток ходят быстрее — неочевидно и по результатам гонок никак не подтверждаются.
Основным фактором победы в гонках — является мастерство команды.
Re: Как снизить сопротивление движению и повысить скорость не переделывая катамаран
Сообщение Вячеслав Симонов » 24 июл 2023, 15:12
22 июл 2023, 16:07
3. Поплавки стоит надуть «до упора». Чем поплавки жестче, тем сопротивление будет меньше .