Устойчивост на воден транспорт

Вълните се генерират близо до носа и кърмата на кораба, които стават по-големи с увеличаване на скоростта. Това се обяснява с факта, че с увеличаване на скоростта на движение се получава значително разреждане в кърмата на кораба, а в носа се появява зона на високо налягане.

Енергията, изразходвана за образуването на вълни, е вълновото съпротивление, чиято стойност се определя от скоростта и дължината на съда. Характеристика на съпротивлението на вълната на кораба е отношението на скоростта към дължината, наречено число на Фруд:

Тази характеристика позволява да се сравняват кораби с различни размери, което дава възможност да се определи съпротивлението и по този начин мощността на двигателя за кораб в строеж, като се използват тестове за теглене на модел. Скоростите на кораба и модела са свързани като корен квадратен от техните линейни размери:

Това означава например, че строящ се кораб с дължина 130 m, ширина 14 m, газене 6,6 m, водоизместимост 5900 тона и скорост 25 възела (12,86 m/s) съответства на моделна скорост 2,572 m/s с дължина 5,2 m. Измереното съпротивление в този случай обаче съдържа не само вълново съпротивление, но и друг компонент - съпротивлението на триене, което възниква в резултат на спирачния ефект на водата, протичаща покрай корпуса.

Устойчивостта на триене зависи от площта на намокрената повърхност на тялото, от нейното качество (степен на грапавост) и от скоростта. Може да се изчисли с достатъчна точност от експериментални данни както за модела, така и за кораба. Ако импедансът на модела се намали с изчисления коефициент на триене, ще се получи съпротивлението на вълната на модела. При преизчисляване провизиятаче вълновите съпротивления на две геометрично подобни тела – кораба и модела – са свързани като техните премествания. Но тази проста връзка е валидна само когато корабът и моделът се движат със сравними скорости, така че възникват геометрично подобни вълни.

Ако добавим изчисленото съпротивление на триене към съпротивлението на вълната (определено чрез експерименти върху модела), получаваме общото съпротивление на съда. В нашия пример, по време на тестовете на модела, беше определено вълново съпротивление от 0,31 MN и, чрез изчисление, съпротивление на триене от 0,35 MN. Така общото съпротивление на кораба е 0,66 MN. Разбира се, при окончателното определяне на необходимата мощност на двигателя трябва да се вземат предвид и въздушното и вихровото съпротивление.

Делът на вълновото съпротивление и съпротивлението на триене в общото съпротивление зависи от формата на кораба и неговата скорост. За големи, бавно движещи се плавателни съдове съпротивлението на вълната е приблизително 20%, а за много високоскоростни плавателни съдове до 70% от общото съпротивление.

---