По законам физики
По мере удаления от судна движение слоев воды становится все медленнее и медленнее. А на некотором расстоянии появляются, слои, которые вообще не участвуют в движении шлюпки. Получается, что движущееся судно как бы тянет за собой «водяную гриву», внутри которой между отдельными слоями возникают постепенно уменьшающиеся силы трения, задерживающие ход судна. Сумма этих сил (на рисунке показана белыми стрелками) и является сопротивлением трения. Нетрудно понять, что оно зависит от площади той поверхности корпуса судна, которая смочена водой.
Чем глубже погружен в воду корпус (чем больше его водоизмещение), тем больше смоченная поверхность, а значит и сопротивление трения.
Если поверхность корпуса неровная (доски или листы обшивки положены «кромка на кромку», выступают головки заклепок и т. п.), то в ближайших к корпусу слоях воды возникают завихрения, на преодоление которых судно затрачивает дополнительную энергию; сопротивление трения еще более возрастает.*
С увеличением скорости судна сопротивление воды нарастает очень быстро, пропорционально квадрату скорости.
Сопротивление трения это только часть всего сопротивления воды. Когда твердое тело — судно — начинает двигаться, его носовая часть давит на впереди лежащую массу воды. Так как жидкость почти несжимаема, то некоторая часть воды вздымается над поверхностью: образуются расходящиеся и поперечные волны (рис. 26). Эти волны вызывают дополнительное волновое сопротивление, поскольку на их образование затрачивается энергия.
Рис. 26. Схема волн, образующихся при движении судна.
Суда с обтекаемыми обводами (формой) корпуса создают меньшие волны и испытывают меньшее волновое сопротивление.
Обычно на малом ходу большую часть сопротивления воды движению судна составляет сопротивление трения, а при больших скоростях — волновое.
У крылатых судов («Ракета», «Спутник», «Комета») во время движения в воде находится не корпус, а крылья. Они образуют очень малые волны, поэтому волновое сопротивление невелико даже на полном ходу. Смоченная поверхность у крыльев тоже меньше, чем у обычного корпуса. На них почти не действует волнение на водной поверхности. В результате судно на подводных крыльях обладает большей ходкостью, чем обычное судно такой же величины.
* Ход морских судов заметно замедляется, когда их подводные части обрастают ракушками, водорослями и пр. Чтобы очистить от них корпус, приходится ставить судно в док или спускать водолазов. Большую помощь морякам оказали химики — они создали различные краски и составы, которые предохраняют корпуса судов от обрастания.