otpor broda

otpor broda, sila koja se suprotstavlja kretanju broda; vrlo je složena fiz. pojava pa se rastavlja na komponente; neke se mogu odrediti matematički, neke eksperimentom. Uronjeni dio brod. trupa nailazi na otpor vode koji se može rastaviti na otpor trenja, te otpor tlaka i otpor valova. Otpor trenja nastaje zbog viskoznih svojstava vode; ovisi o veličini i hrapavosti uronjene površine brod. trupa, o gustoći vode i o brzini broda; pri relativnim brzinama iznosi do 80% ukupnog otpora; određuje se matematički. Otpor tlaka također je posljedica viskoziteta vode; nastaje zbog razlike između tlakova vode na pramcu i na krmi, te zbog stvaranja virova ako dođe do odljepljivanja graničnog sloja; ovisi o obliku uronjenog dijela brod. trupa i o brzini, a vrlo je malen kad je oblik brod. trupa hidrodinamičan; ne može se odrediti ni mat. ni eksperimentom. Otpor valova komponenta je ukupnog otpora; nastaje djelovanjem inercije i gravitacije; gibajući se brod na vodenoj površini stvara valove zbog razlike između konstantnog atmosfer. tlaka iznad vodene razine i promjenljive raspodjele tlaka u strujanju vode oko brod. trupa; gdje je tlak u vodi veći od atmosfer., vodena se razina diže i nastaje valni brijeg; gdje je tlak u vodi manji, vodena se razina spušta i nastaje valni dol; za takvu dislokaciju vodenih čestica troši se energija potrebna da se svlada sila teža, tj. da se vodene čestice prevedu iz mirovanja u valno gibanje. Veličina otpora valova ovisi o obliku podvodnog dijela brod. trupa i o brzini broda; za relativne brzine postaje dominantna komponenta ukupnog otpora broda; određuje se ispitivanjem brod. modela. Budući da otpor valova i otpor tlaka ovise o obliku brod. trupa, ponekad se nazivaju zajednički otporom forme. Nadvodni dio broda nailazi na otpor zraka; analogno otporu u tekućini on se može podijeliti na otpor trenja, otpor tlaka i otpor valova; zbog male gustoće zraka jedina je važna komponenta otpor tlaka. Otpor zraka ovisi o površini projekcije nadvodnog dijela broda na poprečnu ravninu i o brzini broda; u idealnim vremenskim uvjetima nebitan ali uz dodatno djelovanje vjetra može porasti; određuje se matematički za obične brodove, a ispitivanjima modela u zračnom tunelu kad je riječ o gliserima ili hidrokrilnim brodovima. Izdanci na podvodnom dijelu brod. trupa (ljuljne kobilice, skrokovi, nogavice propelerskih osovina, perajice na stabilizatoru, kormila) povećavaju ukupni otpor broda; to se povećanje naziva otpor privjesaka, a može se podijeliti na otpor trenja i otpor tlaka. Ako su privjesci pravilno oblikovani i pravilno postavljeni, može se pretpostaviti da se njihov otpor sastoji samo od otpora trenja, pa se on računa s pomoću jednadžbi za otpor ploča u turbulentnom strujanju. Posljedica su momentalnih realnih uvjeta plovidbe broda i neke komponente ukupnog o.b.; nisu stalne i ovise o različitim i promjenljivim faktorima, a zajedno se nazivaju dodatni otpori (povećanje otpora zbog obraslosti brod. oplate, zbog djelovanja vjetra, zbog djelovanja mor. valova i zbog kormilarenja). Zbog obraštaja oplate podvodnog dijela brod. trupa povećava se hrapavost oplate pa tako i otpor trenja. Vrsta, gustoća i veličina obraštaja različiti su u pojedinim morima, mijenjaju se s vremenom; povećanje otpora trenja može se samo procijeniti prema nekim iskustvenim prosječnim vrijednostima za pojedina mora. Otpor vjetra, tj. djelovanje vjetra na nadvodni dio brod. trupa, utječe na promjenu ukupnog otpora broda; ovisi o relativnoj brzini i relativnom smjeru vjetra, rezultantnoj sili vjetra, smjeru i položaju hvatišta rezultantne sile vjetra, te o veličini nadvodnog dijela broda; sastoji se ugl. od otpora tlaka. Morski valovi povećavaju o. b. jer izazivaju oscilatorna gibanja broda oko njegove tri gl. osi; posljedice su toga neprekidne nagle promjene strujanja oko broda; dodatni otpor zbog djelovanja valova ovisi o smjeru valova s obzirom na kurs broda te o veličini i rasporedu valova; veći je što je pri istoj duljini vala veća njegova visina. Otpor kormilarenja nastaje zakretanjem kormila iz njegova srednjeg položaja; time se narušava simetrija strujanja vode oko trupa, a na listu kormila nastaje otpor tlaka. Na vodi ograničene dubine mijenja se režim strujanja oko brod. trupa jer zbog blizine dna strujanje više nije trodimenzijsko, već poprima karakteristike dvodimenzijskog strujanja; to se odražava na o.b., osobito na otpor stvaranja valova. U kanalima je ograničena ne samo dubina već i širina vode; zato su promjene u raspodjeli brzina i tlakova u strujanju vode oko broda još veće pa su veće i promjene otpora broda. Na ograničenoj vodi o. b. je sve do neke kritične brzine broda veći nego na neograničenoj vodi; ako se ta kritična brzina prijeđe, otpor naglo slabi i manji je od otpora na neograničenoj vodi.