Гидродинамика судов — раздел гидродинамики, изучающий движение судна в воде и взаимодействие корпуса с водной средой. Она тесно связана с аэродинамикой, но учитывает особенности вязкой жидкости и силы сопротивления воды.
Основными силами, влияющими на движение судна, являются:
Сопротивление движению делится на несколько составляющих:
Сопротивление трения можно оценить через коэффициент трения, который зависит от числа Рейнольдса, характеризующего режим течения (ламинарное или турбулентное).
Волновое сопротивление связано с энергией, уносимой волнами, и зависит от скорости судна и его размеров, особенно длины по ватерлинии.
Плавучесть судна определяется Архимедовой силой — равной весу вытесненной воды. Для обеспечения устойчивости корпус должен иметь центр тяжести и центр плавучести в определённом положении, чтобы при крене возникал восстанавливающий момент.
При наклоне судна центр плавучести смещается, создавая момент, стремящийся вернуть судно в вертикальное положение.
Оптимальная форма корпуса — компромисс между минимальным сопротивлением и обеспечением устойчивости. Современные корпуса имеют обтекаемую форму с плавными линиями, что снижает сопротивление и улучшает управляемость.
Маневренность судна зависит от гидродинамических сил на руль и особенности корпуса. При повороте возникают дополнительные силы и моменты, влияющие на траекторию и скорость.
Использование рулей, подруливающих устройств и балансировка корпуса обеспечивает точное управление даже при высоких скоростях.