НЕСИММЕТРИЧНОЕ ПОГРУЖЕНИЕ В ВОДУ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ
Несимметрия течения при погружении в воду тел вращения может быть вызвана либо наличием угла атаки при вертикальном входе, либо отклонением траектории входа от вертикали. Оба фактора могут присутствовать и одновременно.
Нарушение осевой симметрии течения приводит к ряду своеобразных явлений. Прежде всего помимо осевых сил сопротивления возникают значительные поперечные нагрузки. Нарастание осевых нагрузок по времени при наклонном входе происходит медленно, максимальные нагрузки снижаются. Это обусловлено тем фактом, что свободная поверхность может деформироваться и как быамортизировать ударные нагрузки. В условиях несимметричного погружения удлиненное тело получает угловые перемещения относительно центра масс. Вследствие этого траектория погружения отклоняется от прямолинейной в сторону меньших глубин. При несимметричном входе существенно изменяются условия кавернообразования и замыкание каверны. Как правило, поверхностное смыкание затрудняется, а движение тела в развитой каверне сопровождается глиссированием кормовой части по поверхности каверны. При определенных условиях может возникнуть рикошет.
|
|
Рассмотрим характеристики поперечной силы, обусловленной углом атаки. При малых углах γ (острые конусы) и малых углах атаки коэффициент поперечной силы будет приблизительно определяться формулами линейной теории, а в пределе — теорией тонкого тела:
, (8.63)
где
.
Функция f(γ) отражает влияние конечного значения угла γ и в пределе при γ0 стремится к единице.
При больших углах γ (затупленные конусы) поперечная сила может быть оценена по аналогии с горизонтальным ударом эквивалентного эллипсоида вращения со скоростью . Может быть использован также метод конических сегментов, согласно которому погружающийся конус разбивается радиальными плоскостями на ряд конических сегментов и распределение давления на каждом из таких сегментов такое же, как на вертикально погружающемся конусе с эквивалентным углом конусности. Этот угол для каждого сегмента будет разный. В предельном случае γ-л;/2 и α0. Такой подход дает простую оценочную формулу
, где . (8.64)
При конечных значениях угла атаки а характеристика Суmах(α) является нелинейной. Максимальные нагрузки достигаются при , когда первоначальный удар происходит вдоль образующей конуса (рис. 8. 12).
Максимальная осевая сила (сила сопротивления) имеет наибольшее значение при нулевом угле атаки. С ростом угла атаки она падает, а затем достигает второго пика при (рис. 8.13).
Отличие траектории от вертикальной в случае острых конусов
|
|
|
|
не приводит к появлению заметных боковых сил. Для тупых конусов влияние угла входа θ аналогично влиянию угла атаки на боковые силы. Чем больше угол входа θ, тем выше максимальное значение силы сопротивления. Качественная картина протекания характеристик показана на рис. 8.14.