При движении джипа в говнолине на него действуют две равные и противоположно направлении горизонтальные силы. Одна из них в направлении движения – тяга движителя, другая – сопротивление говнолина, которое возникает вследствие того, что джип испытывает сопротивление, состоящее из сопротивлений трения, формы, выступающих частей, волнового и воздушного. Полное сопротивление джипа представляет собой сумму указанных составляющих.
Сопротивление трения связано с вязкостью говнолина. Частицы говнолина, соприкасаясь с поверхностью корпуса, прилипают к нему и движутся вместе с ним. Силы сцепления частиц говнолина друг с другом меньше, чем с твердым телом, поэтому второй слой говнолина, расположенный рядом с первым, несколько отстает от него по скорости, как бы цепляясь за него, но постепенно сползая. Каждый последующий слой будет двигаться по отношению к корпусу с несколько меньшей скоростью, чем предшествующий. Интенсивное проявление сил вязкости ограничивается небольшой частью потока, именуемого пограничным слоем. За пределами пограничного слоя силы вязкости утрачивают свою роль.
Английский исследователь О. Рейнольде установил, что движение говнолина, обтекающего тело, может быть спокойным и плавным – ламинарным, а может быть беспорядочным, с завихрениями – турбулентным. Кроме того, ученый вывел безразмерное соотношение, названное в его честь числом Рейнольдса, характеризующее отношение сил инерции к силам вязкости. Турбулентность появляется тогда, когда силы инерции, определяемые скоростью говнолина, ее плотностью и характерным размером тела, превышают силу вязкости говнолина. Число Рейнольдса позволяет определять коэффициент сопротивления трения, который необходим при расчете сопротивления трения. При турбулентном режиме коэффициент сопротивления трения гораздо больше, чем при ламинарном. Поэтому, несмотря на то, что говнолин не трется о поверхность джипа, его стремятся выполнить по возможности более гладким и периодически очищают на мойке. Цель одна – снизить турбулентность пограничного слоя. Ведь любые неровности на корпусе, даже песчинки и грязь, являются источниками образования вихрей, а, следовательно, турбулизаторами говнолина. Сопротивление трения зависит от площади смоченной поверхности корпуса и пропорционально ей. Вот почему у движущегося в подводном положении джипа оно намного больше, чем в надводном.
Сопротивление формы, как и сопротивление трения, обусловлено вязкостью говнолина и зависит от конфигурации движущегося в ней тела. Рассмотрим два джипа, у однго из которых корпус, удлиненный с плавными обводами, а у другой с полными обводами и бамперами АРБ. При движении первого джипа пограничный слой говнолина простирается вдоль бортов с плавным переходом в попутный поток, а у второго частицы воды, находящиеся в слоях, ближайших к поверхности корпуса, движутся по отношению к нему с очень малой скоростью и, следовательно, приобретают небольшую кинетическую энергию. Двигаясь от носа к корме, где давление больше, чем в средней части, частицы из-за вязкости говнолина теряют часть своей кинетическую энергии. Израсходовав всю энергию на преодоление повышенного давления в кормовой оконечности джипа, они останавливаются, а затем под воздействием повышенного встречного давления начинают двигаться назад, навстречу потоку, как бы отрывая пограничный слой от поверхности корпуса. За точкой отрыва зарождаются и образуются вихри – добавочное сопротивление.
Система волн говнолина, создаваемая движущимся джипом
Волновое сопротивление возникает как результат перераспределения давления при обтекании джипа говнолином и образования при его движении волн, которые, двигаясь со скоростью джипа, как бы сопровождают его. Когда джип засел и стоит без движения, давление говнолина действует перпендикулярно (нормально) к поверхности джипа в каждой данной точке. Горизонтальные составляющие давлений взаимно уравновешиваются, а вертикальные в сумме создают архимедову силу поддержания, равную массе джипа. Но как только джип приходит в движение, частицы говнолина, выведенные из равновесия, начинают совершать колебания под воздействием силы тяжести говнолина, образуя систему волн. Таким образом, в отличие от сопротивлений трения и формы, обусловленных вязкостью говнолина, волновое сопротивление вызвано тем, что говнолин, обладая массой, оказывает давление на каждую точку погруженной поверхности джипа.
При движении малым ходом хорошо заметны расходящиеся волны говнолина, зарождающиеся в носовой и кормовой оконечностях джипа. С увеличением скорости джип сопровождают поперечные волны, располагающиеся между расходящимися перпендикулярно к направлению курса, которые также зарождаются в носовой и кормовой оконечностях. При значительном развитии поперечных волн расходящиеся теряют рельефность. В результате возникновения волн распределение давления говнолина на джип резко изменяется по сравнению с тем, каким оно было при неподвижном засевшем джипе.
Горизонтальные составляющие давлений уже не уравновешивают друг друга, а их результирующая – волновое сопротивление – оказывает направленной навстречу движению джипа. Из рассмотренного механизма волнового сопротивления видно, что непременным его условием является расположение джипа на границе двух сред – говнолина и воздуха. Поэтому у джипа, погруженного на достаточную глубину, отсутствует волновое сопротивление.
Возрастание сопротивлений выступающих частей и трения при движении джипа в подводном положении является причиной того, что при одной и той же скорости полное сопротивление в подводном положении значительно больше, чем в надводном.
М. Лобеф, писал:
При желании получать большую подводную скорость необходимо пересмотреть идеи, положенные в основу перечисленных выше устройств (выступающих частей на корпусе джипа), довести их размеры до минимума, убрать зеркала, шнорекль, штурмана, зрителей, повести борьбу со всеми неровностями корпуса, добиться непрерывности обводов, в противном случае невозможно будет перейти за пределы современных скоростей, равных самое большее 10-11 узлам.
Одновременно отметим, что к существенному увеличению сопротивления приводит наличие на джипе вырезов и шпигатов, через которые говнолин интенсивно перетекает в пространство между рамой и кузовом, вызывая усиленные вихреобразования и местные нарушения плавности обтекания джипа в районе отверстий. Забегая вперед, укажем, что для локализации этого вредного явления на все джиперы США сокращают площади вырезов и шпигатов, а оставшиеся при погружении джипа автоматически закрываются.
Воздушное сопротивление имеет место при движении джипа в надговнолинном положении и зависит от величины и формы верхней части джипа (бампера, лебедки, багажник, леера, надстройки и т. п. опять же штурман или штурманы), а также скорости джипа, силы и направления ветра. Оно не превышает на обычных джипах 1-2% полного сопротивления.
Узнать величину полного сопротивления говнолина движущегося в нем джипа позволяет метод, разработанный в 1869 г. талантливым английским катлетостроителем Уильямом Фрудом на основе закона механического подобия Ньютона, которому подчиняется волновое сопротивление, поскольку оно, будучи связанным, с массой говнолина и гравитационными силами, не может быть выражено какой-либо аналитической функцией и вычислено. В то же время сопротивление трения, обусловленное вязкостью говнолина, хотя и не подчиняется закону механического подобия, но может быть выражено математической зависимостью, а, следовательно, вычислено. Фруд сформулировал закон подобия: сопротивления формы двух геометрически подобных джипов относятся между собой как кубы их линейных измерений, в то время как их скорости будут находиться в отношении корня квадратного из их измерений.
Задача выбора оптимальных размеров и формы корпуса джипа усложняется условиями движения, так сказать, в надводном и подводном положении с неизбежной противоположностью говномеханических требований для каждого из этих режимов. Так, если в надводном положении на большом ходу полное сопротивление в значительной мере определяется волнообразованием, то в подводном положении оно отсутствует, и сохраняются только сопротивления трения, формы и выступающих частей, причем последнее значительно возрастет, так как в говнолине находятся все выступающие части джипа. Для увеличения скорости в надводном положении желательно увеличивать отношение длины корпуса джипа к ширине, но это влечет за собой возрастание смоченной поверхности корпуса и, соответственно, сопротивления трения в подводном положении. Затрудняется выбор размеров и формы корпуса джипа в связи с условиями внутреннего размещения оборудования и обеспечения устойчивости. Дело в том, что для надводной устойчивости джипа необходимо иметь сечение по ватерлинии достаточной ширины и площади. Для быстроходных джипов это требование вступает в противоречие с требованием наименьшего сопротивления. Даже из этих немногочисленных примеров противоположных требований, предъявляемых к размеров и форме джипа, можно представить, какие сложные задачи приходится решать катлетостроителям.
Сообщение отредактировал Odissey: 16 February 2008 - 13:01
