Общие сведения

При плавании гидросамолета с небольшой скоростью на него действуют, кроме силы гидростатического поддержания, уравновешивающей его вес, еще силы: от тяги винтомоторной группы, воздушного и водяного сопротивления.

Под действием силы тяги гидросамолет приобретает способ-ость к поступательному движению. Силы воздушного и водного сопротивления направлены в обратную направлению дви жения сторону уравновешиваются силой тяги .

При небольшой скорости движения сила воздушного сопротивлени я не имеет большого значения и лишь при наличии ветра увеличивается и требует увеличения тяги для передвижения гидросамолета с той же скоростью. Рассмотрение законов, которым следуют силы тяги и воздушного сопротивления, будет произведено при изучении взлета гидросамолета; что же касается водяного сопротивления при движении гидросамолета с неизменной осадкой (при постоянном водоизмещении), то оно и явится объектом нашего изучения в настоящей главе.

Водяное сопротивление при движении гидросамолета с постоянной осадкой подразделяют на следующие три составные части:

а) сопротивление трения,

б) сопротивление формы (водоворотное сопротивление),

в) волновое сопротивление.

2. Сопротивление трения

Равнодействующая касательных сил, возникающих при движении на погруженной в воду поверхности плавательных приспособлений гидросамолета в области пограничного слоя, называется сопротивлением трения. Вода, обладая вязкостью, т. е. свойством, вследствие которого при перемещении одного слоя по другому возникает сила внутреннего трения, прилипая к шероховатой поверхности плавательных приспособлений, образует прилегающий к ним весьма тонкий, так называемый пограничный слой. В этом пограничном слое совершается быстрый переход от нулевой скорости движения воды у «смоченной поверх ности к скорости окружающего потока. Очевидно, что в идеальней жидкости, не имеющей вязкости, и при совершенно гладкой поверхности плавательных приспособлений, трение отсутствовало бы.

Течение жидкости в пограничном слое при обтекании твердого тела может быть как ламинарным, так и турбулентны м.

Проследим на опыте оба вида движения жидкости в пограничной слое и определим условия, при которых могут быть наблюдаемы как тот, так и другой режим движения.

Законы трения в воде определены В. Фрудом в следующем виде:

1) тренпе прямо пропорционально плотности воды;

2)трение прямо пропорционально смоченной поверхности;

3) трение зависит от рода поверхности, но не зависит от давления и глубины погружения тела;

4) трение возрастает с увеличением скорости в степени, блнзкойк2;

5) отнесенное к единице поверхности трение уменьшается по мере удаления от входящей кромки, но у корпуса гидросамолета в наиболее его широкой части скорости получаются несколько большими, нежели скорость свободного потока (примерно до 2%).

3. Сопротивление формы

Сопротивление формы, или, как иногда называют, водоворот ное сопротивление, возникает вследствие срыва вихрей, образующихся в пограничном слое в тех местах, где нарушена плавность обводов плавательных приспособлений гидросамолета,- непосредственно за реданом и за срезанной кормой поплавков.

Это объясняется тем, что в этих местах происходит резкое падение давленая в пограничном слое и разрыв струйного тече ния воды. Область возмущенной воды отстает от гидросамолета и создает постепенно затухающий попутный след в виде отдельных вихрей, отделяющихся попеременно то с правой, то с левой стороны попутного следа. Они почти мгновенно достигают своего окончательного расположения, состоящего в том, что за кормой образуется двойной ряд попеременно расположенных воронок, правых с правым вращением и левых с левым, на одинаковых интервалах (рис. 39).

Водоворотное сопротивление для судов с плавными обводами корпуса по наблюдениям составляет в среднем около 10% от сопротивления трения. Для гидросамолетов водоворотное сопротивление может превышать указанную величину.