Общие определения глиссирования

Тема 11. СКОРОСТНОЕ ДВИЖЕНИЕ ТЕЛ ПО СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ.

Вопросы для самопроверки по ТЕМЕ

1. Стадии погружения. Поверхностное смыкание.
2. Задача об ударе плавающего тела о воду. Принцип аналитического продолжения.
3. Особенности проникания тела вращения без угла атаки.
4. Несимметричное погружение конусов.
5. Наклонный вход однородного шара, диска.
6. Основные виды нагрузок на переходной стадии.
7. Глубинное и поверхностное смыкание.

(Лекций - 2 ч., СРС 2 ч.)

Переход от режима водоизмещающего движения к глиссированию. Физическая картина обтекания глиссирующего тела.

Силы и моменты, действующие на глиссирующую поверхность.

Плоские задачи глиссирования. Глиссирование крыла.

Применение гипотезы плоских сечений в задаче глиссирования удлиненного тела.

Глиссирование по возмущенной свободной поверхности.

Рикошет.

Аппараты, двигающиеся вдоль свободной поверхности по спо­собу создания поддерживающей силы, подразделяются на две боль­шие группы. Наиболее многочисленную группу составляют корабли водоизмещающего типа, у которых поддерживающая сила созда­ется за счет архимедовых сил. Скорость движения кораблей этого типа сравнительно невелика. К другой группе относят корабли с динамическими принципами поддержания: суда на подводных крыльях, суда на воздушной подушке, глиссирующие суда. Ско­рость движения кораблей данного типа значительно выше, посколь­ку их сопротивление существенно ниже благодаря размещению ра­бочих объемов в среде с более низкой плотностью. С точки зрения гидромеханики взаимодействия твердых тел с жидкостью самосто­ятельный интерес представляют глиссирующие суда, поскольку теория подводного крыла достаточно разработана, а суда на воз­душной подушке исключают контакт корпуса с жидкостью.

Движение тяжелого тела вдоль свободной поверхности, отличи­тельным свойством которого является уравновешивание веса тела подъемной силой динамического происхождения, называют глиссированием. Архимедовы силы в этом случае являются отно­сительно малыми.

Переход от плавания к глиссированию можно охарактеризовать безразмерным параметром, так называемым числом Фруда по во­доизмещению:

где _о — скорость движения; m — масса тела; — плотность воды. Глиссирование наступает при >3. Разумеется, существен­ную роль играет и конфигурация подводной части судна. Если пред­ставить себе судно водоизмещающего типа в виде полуэллипсоида, то на большей части днища у него будет отрицательный коэффици­ент давления. Следовательно, при повышении скорости движения на такое судно будет действовать все более возрастающая по зна­чению топящая сила. Этот факт хорошо наблюдается на практике. У глиссирующих судов на днище коэффициент давления всегда по­ложителен.

Режим глиссирования может быть выбран в целях снижения со­противления и повышения ходкости судов (глиссеры, скутера). Глиссирование может наступить также при ударе тел о поверхность воды (посадка гидросамолетов). В этом случае режим глиссирова­ния является граничным между погружением тела в воду и отра­жением тел от свободной поверхности (рикошет).

Глиссирование может происходить по невозмущенной поверхно­сти воды (горизонтальная плоскость) и по возмущенной. Возмуще­ния могут представлять собой обычное волнение или деформации свободной поверхности впереди расположенными элементами кон­струкции. Примером последнего типа может служить глиссирующее судно с несколькими реданами. Задний редан, по существу, глис­сирует по поверхности впадины, которая образуется при срыве жид­кости с переднего редана. При движении на волнении в определен­ные моменты времени может возникнуть режим глиссирования под­водных крыльев. Поэтому для более детального обсуждения гид­ромеханики глиссирования целесообразно выбрать два типа кон­фигураций: крыло и корпус.