Форма корпуса

Обводы корпуса СПК должны выбираться из условия обеспечения минимального «горба» сопротивления при выходе на крылья, минимальной силы, удара волн о корпус при его кратковременном погружении, достаточной мореходности в режиме плавания.

Эти требования вполне определяют общие принципиальные соображения, которые должны быть положены в основу проектирования формы корпуса СПК.

При выходе на крылья СПК имеют относительную скорость, соответствующую числам Фруда Fr_D = 1,8÷2,2. Это наиболее неблагоприятный скоростной режим, при котором сильно развито волнообразование. Для уменьшения его необходимо увеличивать относительную длину L/B. Для использования гидродинамических сил, которые в переходном режиме уже значительны, целесообразно придавать корпусу остроскулую форму с плоскокилеватым днищем. Для облегчения отрыва корпуса от воды, особенно при скорости отрыва, соответствующей Fr_D > 2, целесообразно также на днище сделать редан, располагая его несколько в корму от середины. Килевую линию за реданом следует проводить с подъемом к транцу, что создает лучшие условия удифферентовки судна на корму, необходимой для облегчения выхода судна на носовое крыло. Кроме того, как отмечено выше, это позволит исключить или заметно снизить вредное взаимовлияние корпуса и кормового крыла при выходе судна на крылья. По этим же соображениям полезно поднимать килевую линию в кормовой части и в случае отсутствия редана. Итак, для обеспечения минимального «горба» сопротивления, корпус СПК должен быть удлиненным, остроскулым с килеватым днищем, с реданом или без редана (в зависимости от числа Фруда), с приподнятой килевой линией в кормовой части. Однако большое удлинение не всегда можно принять, поскольку это вступает в противоречие с поперечной остойчивостью, общей прочностью, массой корпуса и т. д. Поэтому чаще принимается умеренное соотношение L/B=(5,5÷6), хотя среди эксплуатирующихся СПК встречаются суда с отношением L/B — 8, а также с малым L/B = 4.

Особое внимание к отработке формы корпуса СПК с целью обеспечения наиболее высокого гидродинамического качества в режиме выхода должно быть уделено в случае, когда высота стоек неуправляемых крыльев минимальна, а резерв мощности небольшой. Наоборот, при управляемых крыльях на СПК с большим резервом мощности, что обычно имеет место при газотурбинных установках, задача проектирования формы корпуса по условию обеспечения выхода судна на крылья несколько упрощается, от реданов на днище можно отказаться.

Снижение силы удара отдельных волн о корпус СПК в крыльевом режиме движения определяет острокилеватую форму носовых шпангоутов. Действительно, на большинстве мореходных СПК носовым шпангоутам придается острая вогнуто-килеватая форма с углами внешней килеватости (в районе 1-го теоретического шпангоута) до 70°. В районе мидель-шпангоута также для уменьшения силы удара волн о корпус придается килеватость от 10÷12° до 25°. В районе транца килеватость днища может быть снижена до 5÷6°.

Для мореходности в режиме плавания целесообразно повысить борт в носовой части и увеличить развал носовых шпангоутов у палубы, а кормовую часть по возможности заузить к транцу. Последнее уменьшит плавучесть кормы и улучшит устойчивость движения на попутной волне.

Предварительный выбор формы корпуса и предэскизную проработку теоретического чертежа целесообразно выполнять на стадии второго приближения определения основных элементов СПК перед составлением эскиза общего расположения. Выбранная форма корпуса в самом начале проектирования позволит уточнить и дополнительно определить некоторые основные элементы СПК, исходя из первых требований обеспечения ходкости и мореходности, и более конкретно обусловит решение задачи общего расположения основных и вспомогательных помещений на судне.

В результате разработки эскиза общего расположения может потребоваться изменение выбранных размеров. Они должны быть откорректированы. Однако основные решения по обводам корпуса не существенно меняться.

Перед эскизной разработкой схемы теоретического чертежа должно быть принято решение о принципиальной схеме крыльевого устройства, а также намечен тип движителей, которые будут использованы на проектируемом СПК. В отдельных случаях крыльевое устройство в совокупности с движителями могут существенно влиять на форму корпуса. Примером этого является форма корпуса, изображенная на рисунке, особенности которой продиктованы применением убирающихся крыльев и водометных движителей с забором воды через кормовые крыльевые стойки.

Рис. 5.6 Теоретический чертеж СПК «Буревестник»

Прежде чем составлять эскиз теоретического чертежа, необходимо предварительно выбранные размеры и, в частности, ширину проверить и откорректировать на соответствие ее оптимальному значению с точки зрения обеспечения минимума сопротивления в переходном режиме движения СПК.

Выбор коэффициентов полноты при проектировании теоретического чертежа особо не регламентируется. Коэффициент общей полноты, как указывалось ранее, для построенных СПК колеблется в широких пределах и в среднем можно принимать δ = 0,40 ÷ 0,42. Коэффициент полноты площади мидель-шпангоута зависит от выбранной килеватости, что может быть выражено приближенной зависимостью

,

где — коэффициент полноты площади мидель-шпангоута;

— угол внешней килеватости на миделе, град.

Коэффициент полноты площади конструктивной ватерлинии в среднем можно принимать равным 0,70÷0,74.

Сужение кормы может быть определено из соотношения В_тр/В_ск, где В_тр — ширина скулы на транце. Для построенных СПК это отношение колеблется в пределах 0,50÷1,0. Верхние пределы (до единицы) принимаются для речных СПК, а нижние — для мореходных судов.

В отношении целесообразности и необходимости установки редана можно воспользоваться следующей практической рекомендацией. Если параметр , то в кормовой части примерно на впереди кормового крыла целесообразно сделать уступ (редан) для уменьшения подсоса кормы, уменьшения вредного взаимовлияния крыла и корпуса. При редан необходимо установить в средней части корпуса. В этом случае благодаря редану можно добиться уменьшения сопротивления на выходе до 20%.

При определении параметра скорость отрыва можно принимать по соотношению . При использовании параметра скорость измеряется в узлах.

(8.47)