Ходкость і інерція
Ходкостью називається здатність судна переміщатися на воді із заданою швидкістю при певній потужності двигуна. Ходкость є одночасно морським якістю і маневреним елементом судна. Інерція є тільки маневреним елементом судна.
Швидкість руху або хід повідомляється судну в результаті роботи двигуна і рушія.
Сила, яка повідомляє судну рух, називається упором. Потужність суднового двигуна, який приводить в дію рушій (гребний гвинт і т. Д.), Залежить від призначення судна і його габаритів. Не вся потужність двигуна використовується рушієм для створення упору. Частина потужності втрачається марно у вигляді втрат на тертя в підшипниках і в інших частинах, що рухаються машини і гребного валу. Частина потужності втрачається ще й при взаємодії гвинта з водою.
Ставлення корисної потужності, використаної на створення упору Ny, до повної потужності двигуна N називається повним коефіцієнтом корисної дії - ККД Для маломірних суден в залежності від якості виконання лінії гребного валу і гвинта повний к.к.д. зазвичай становить від 0,45 до 0,55.
Чим менше опір води, тим більшу швидкість повідомить упор судну. Тому швидкість руху залежить не тільки від потужності двигуна, але і від обводів корпусу, від якості його забарвлення і від співвідношення ширини, довжини і опади судна.
Обводи корпусу з малим опором руху істотні для суден з великою швидкістю, наприклад для рятувального катера, але абсолютно не обов'язкові для туристських катерів. При далеких туристських плавання на судах з великою швидкістю вся увага судноводія буде направлено на відшукання фарватеру. Обхід перешкод позбавить його можливості випробувати принади походу. Крім того, швидкий рух судна позбавляє і інших учасників походу можливості милуватися навколишньою природою, а при хвилюванні, навіть невеликому, стомлює їх.
При розгоні судна упор зростає зі збільшенням швидкості судна, але це триває до певної межі, після чого сила опору стає рівною упору, т. Е. Судно починає рухатися рівномірно, з постійною швидкістю.
Для водоизмещающих круглодонних небистроходних судів (катерів), великих туристських і робочих човнів з підвісними моторами швидкість можна орієнтовно визначити за формулою:
Для полугліссірующіх швидкохідних катерів з V-подібними обводами і водотоннажністю до 5 г, а також для човнів з підвісним мотором швидкість визначається за формулою
де N- потужність двигуна, л с. \
L - довжина корпусу по вантажної ватерлінії, м \
D - вагова водотоннажність з командою, вантажем і паливом, г;
V - швидкість ходу, км / год.
На дуже малому ходу судно погано слухається керма, так як тиск води на кермо невелике. Збільшення швидкості сприяє поліпшенню повороткості судна.
Найменшій швидкістю або найменшим ходом називають найменшу швидкість, при якій судно слухається керма і здатне управлятися. Малий хід дорівнює 50% повного ходу, який приймають за 100%, а середній -75%.
Швидкість ходу вимірюється відстанню, яке проходить судно в одиницю часу і виражається в вузлах (милях на годину), кілометрах в годину і в метрах в секунду.
Швидкість ходу для кожного судна визначається досвідченим шляхом (див. 26).
Ходкость судна характеризується швидкістю ходу і інерцією, від яких залежить успішне маневрування судна, і для кожного судна вони індивідуальні.
У режимі плавання судна, при якому його вага повністю врівноважується гидростатической силою підтримки, з початком руху на судно діє горизонтальна сила опору водного середовища. Ця сила спрямована протилежно руху судна і називається опором води. Чим більше швидкість ходу судна, тим більше опір води. Крім опору водного середовища, або гідродинамічного опору, на судно діє опір повітря (аеродинамічний опір), особливо збільшується при сильному зустрічному вітрі.
Повний гідродинамічний опір складається з опору форми (вихрового і хвильового опору) і опору тертя.
Хвильовий опір - це сила опору води, що виникає при русі судна, що розсовує воду, і пов'язана з втратою енергії на волнообразованіе. Хвильовий опір залежить від швидкості судна, размерений і обводів його, глибини фарватеру. Зі зменшенням швидкості зменшується хвильовий опір. Відносна величина хвильового опору залежить від ободів підводної частини корпусу судна. Судно з невдалими обводами викликає велику хвилю при своєму русі. Судно з хорошими обводами може хвилі майже не викликати.
Вихровий опір викликається виступаючими частинами підводної частини судна, наприклад транцем, кутовим ахтерштевнем, а також шорсткості днища.
Опір тертя визначається в'язкістю або силою опору взаємному переміщенню шарів води. Шар води, що прилип до обшивки корпусу, захоплюється рухомим судном і називається прикордонним шаром. Завдяки хаотичного теплового руху молекули води з прикордонного шару переходять в прилеглий до нього шар води і забирають деяку кількість руху, повідомлене ним рушієм судна. Зменшення кількості руху за другим законом Ньютона дорівнює негативному імпульсу сили, що і пояснює виникнення сил в'язкого тертя. Шорсткості збільшують товщину прикордонного шару. Величина опору тертя тим більше, чим більше площа змоченої поверхні обшивки корпусу і ступінь її шорсткості, чим більше швидкість ходу і в'язкість, що визначається щільністю і температурою води. Опір тертя збільшується зі збільшенням щільності води і зі зменшенням її температури. При однаковій довжині, ширині і осадкою судна опір тертя завжди менше у судів з заокругленим поперечним перерізом корпусу.
При збільшенні швидкості руху судна через погану стисливості води тиск в носовій частині судна збільшується і падає перед гвинтом. Носова частина судна піднімається з води, корму сідає (збільшується дифферент на корму) і днище судна починає рухатися під кутом до поверхні води. На глиссирующих судно починає діяти гідродинамічна підйомна сила, яка зменшує гідростатичну силу підтримки. При малій швидкості гідродинамічна підйомна сила непомітна, по зі збільшенням швидкості вона збільшується. Тому судно з плоским днищем при певній швидкості можна змусити ковзати по поверхні води або глиссировать.
У режимі глиссирования гідродинамічний опір значно менше, ніж при водоізмещающем режимі руху суден. Особлива конфігурація корпусу глісера забезпечує йому швидкий перехід з водоизмещающего режиму в режим глиссирования, особливо якщо на днище є виступ-редан. Редан при порівняно невеликому збільшенні потужності значно збільшує швидкість, яка у деяких груп глісер досягає 200 км / год.
Загальною оцінкою глісера є ставлення його повної водотоннажності до потужності його двигуна. Іноді для тієї ж мети застосовують зворотну величину, т. Е. Потужність двигуна, що припадає на одиницю ваги.
Глісери при хорошій швидкості не володіють хорошими морехідні якості, вантажопідйомність їх порівняно мала. Тому глісери зазвичай використовуються тільки як спортивні судна.
При зустрічі навіть з невеликою хвилею плоске днище глісер відчуває сильні удари, викликаючи тряску. Це не тільки відбивається на міцності судна, але і швидко стомлює команду.
Безреданние катера з глиссирующих обводами рухаються при невеликому залишковому водотоннажності, вони можуть розвивати велику швидкість і мати велику вантажопідйомність. Ці судна менш чутливі до хвилі, ніж глісер, і успішно долають невеликі хвилі. Тому у них район плавання більше, ніж у глісер. Такі катери використовуються як рятувальні, роз'їзні, туристські.
Зараз побудовані і будуються судна на підводних крилах, у яких корпус судна гліссірующій, а під корпусом робляться несучі поверхні - підводні крила. На самому повному ходу корпус такого судна рухається в повітрі - над водою.
При однаковій площі і швидкості підйомна сила підводного крила в три-чотири рази більше, ніж у Реда. Гідродинамічні якості крила залежать від кута атаки і подовження крила. Судна на підводних крилах мають великі швидкості, економічні, більш морехідні, ніж глісери. Це обумовлено тим, що при русі на крилах корпус знаходиться над водою і не відчуває ударів хвиль, а при плаванні на малих швидкостях зменшується хитавиця. Найкраща мореплавство досягається тоді, коли вага катера приблизно порівну розподіляється на носове і кормове крильові пристрою.
Судна на підводних крилах можуть йти над невеликими хвилями, а при великій хвилі зменшити хід і рухатися як звичайні водоизмещающих суду; вони завжди повинні слідувати по судноплавному фарватеру або по місцях, де глибини відомі. Ці суду з огляду на збільшеній опади не завжди можуть підійти для стоянки до невідомого і недообладнаний березі і зайти в мілководна затока з побоювання пошкодити крила на малій глибині, але на повному ходу вони мають малу осадку і можуть долати мілководді. Моторний човен па крилах довжиною 4-5 м зазвичай долає хвилю висотою 0,2 м, а катер довжиною 8-9 м - 0,4 м.