 |
|
Аэродинамическая сила и ее момент.
Равнодействующая сила давления ветра на надводную часть — аэродинамическая сила А не совпадает в общем случае с направлением кажущегося ветра, а отклоняется в сторону траверзного направления.
Надводная часть судна находится в потоке воздуха под углом атаки, равным курсовому углу кажущегося ветра. При этом на надводной части создается аэродинамическая сила А, имеющая, как показано на рис. 7.2, продольную Ах и поперечную Ау составляющие.
Продольная составляющая Ах влияет на скорость судна, а поперечная Ау вызывает боковое перемещение судна.
Поперечную аэродинамическую силу (Н) можно рассчитать по формуле
(7.2)
гдеСаy- безмерный коэффициент аэродинамической силы, зависящий от формы надводной части судна и косового угла ветра
Саe=(0.8 ÷ 1.3)sinqW
Qy – боковая площадь парусности (площадь проекции надводной части на ДП) м2;
ρа – массовая плотность воздуха (ρа≈ 1,226 кг/м)
|
Рис.7.2, Аэродинамическая сила и ее составляющие
Точка приложения аэродинамической силы в соответствии со свой-ствами крыла смещается от ЦП навстречу потоку воздуха (см. рис, 7.2), т, е. при носовых курсовых углах ветра в сторону носа, а при кормовых курсовых углах — в корму. Величина смешения зависит от курсового угла кажущегося ветра: чем острее угол атаки между ДП и направлением ветра, тем дальше от ЦП смещается точка приложения аэродинамической силы. Максимальное смещение точки приложения аэродинамической силы (при курсовых углах, близких к 0 и 180°) составляет в среднем приблизительно четверть длины судна, т.е. 0,25L, а при курсовых углах кажущегося ветра, равных 90°, точка приложения аэродинамической силы совпадает с ЦП (центром парусности).
Таким образом, в общем случае на корпус судна действует не только поперечная аэродинамическая сила, вызывающая дрейф судна, но и момент этой силы, стремящийся развернуть судно вокруг вертикальной оси, проходящей через ЦТ (центр тяжести).
Плечо поперечной аэродинамической силы 1А относительно ЦТ можно определить по приближенной формуле:
(7.3)
где 
—относительное плечо аэродинамической силы, выраженное в долях длины корпуса ( 
)
L—длина судна между перпендикулярами, м
ℓЦП - — отстояние ЦП от ЦТ, м.
В формуле (7.3) величина ℓЦП принимается положительной, если ЦП смещен в нос от ЦТ, и отрицательной при его смещении в корму, Знак величины ℓА укажет соответственно направление смещения точки приложения аэродинамической силы от ЦТ.
Положение ЦП по длине судна ℓЦП зависит от размеров и расположения надстроек и других надводных частей, а также от дифферента судна и его осадки. Площадь парусности и положение ЦП по длине судна можно рассчитать по чертежу бокового вида судна с учетом масштаба. При этом следует иметь в виду, что положение ЦП значительно изменяется с изменением дифферента судна.
При определении отстояния ЦП от ЦТ для (7.3) необходимо учитывать положение ЦТ по длине, которое только при посадке судна на «ровный киль» приблизительно совпадает с мидель-шпангоутом. Если ЦТ смещен в сторону одной из оконечностей судна, то благодаря дифференту ЦП смешается в противоположную сторону, что приводит к существенному изменению ℓЦП и, следовательно, ℓА.
Аэродинамический момент МА=АУ ℓАстремится развернуть судно относительно вертикальной оси в направлении уваливания наветренной оконечности судна.