Системный подход к обеспечению ходкости.

Скорость – одно из важнейших эксплуатационных качеств судна, определяющих множество технических решений, принимаемых проектантом. Скорость, которую должно иметь судно, указывается в техническом задании на проектирование.

Достижение заданной скорости построенным судном зависит от взаимодействия частей системы «корпус – движитель - двигатель» (рисунок 35).

Рис. 35. Взаимодействие частей системы «корпус-движитель-двигатель».

Взаимодействие частей системы «корпус - движитель».

Корпус, движущийся с заданной скоростью V, испытывает сопротивление движению со стороны воды и воздуха. Для обычных гражданских судов сопротивление воздуха весьма мало и из расчетов сопротивления движению исключается. Величина сопротивления воды движению судна R зависит от размерений судна и формы корпуса.

Для движения судна с заданной скоростью движитель должен развивать упор Р = R, передаваемый на корпус судна.

Форма кормовой оконечности корпуса влияет на условия работы движителя. Относительно равномерное распределение давлений и скоростей движения воды, подходящей к движителю, искажается присутствием корпуса (скос потоков, засасывание). Влияние корпуса приводит к изменению коэффициента полезного действия движителя («пропульсивного коэффициента»).

Значительное влияние на изменение величины упора движителя оказывает дополнительное сопротивление воды движению судна при плавании в штормовых условиях и обрастание корпуса (обрастание корпуса – процесс образования на чистой поверхности подводной части корпуса слоя водорослей или даже моллюсков – раковин при длительных стоянках в тропических морях).

Взаимодействие частей системы «движитель – двигатель».

Движитель (далее - гребной винт - как наиболее распространенный вид движителя) с определенным геометрическими характеристиками (диаметром, шаговым и дисковым отношениями и др.) может создавать необходимый упор Р, если он будет вращаться с определенной скоростью – частотой вращения - n_в, об\мин, и перемещаться вместе с судном со скоростью V.

Для вращения гребного винта с частотой n_в двигатель мощностью N должен развивать крутящий момент М_дв, равный моменту сопротивления кручению винта М_в: М_дв = М_в.

В свою очередь, у конкретного типа двигателя существуют взаимосвязанные «внешние машинные характеристики» - мощность N и крутящий момент М_дв, развиваемый двигателем при этой мощности и частоте вращения

n_дв. (При прямой передаче крутящего момента от двигателя к гребному винту частота вращения двигателя n_дв равна частоте вращения гребного винта n_в: n_дв = n_в).

Поэтому подбор конкретного главного двигателя для обеспечения заданной скорости судна связан с совмещением характеристик гребного винта и двигателя.

Из вышеупомянутых трех составляющих системы основная роль принадлежит корпусу судна, как основе, формирующей задания на разработку второй составляющей и выбор главного двигателя.

Вместе с тем, уже на первых шагах проектирования судна необходимо хотя бы приближенное определение требуемой мощности главного двигателя, так как от нее зависят многие характеристики судна: массы судовой энергетической установки и топлива, размеры машинного отделения, объемы цистерн судовых энергетических запасов и т.п.