Общее удельное сопротивление движению на всех видах транспорта можно определить по следующим формулам:

;

где w_ТР - удельное сопротивление трения; w_i – удельное сопротивление от подъема; w_КР – удельное сопротивление от прохождения кривых; w_СР – удельное сопротивление от прохождения среды.

Удельное сопротивление трения

На железнодорожном и автомобильном транспорте это сопротивление складывается из сопротивления на качения между рельсом и колесом или шиной и покрытием дороги. При автомобильном транспорте существует коэффициент j (сцепление колеса с дорогой). Он зависит от состояния шин (новая или старая); при дожде, гололеде коэффициент снижается; зависит от скорости движения, от состояния покрытия дороги, а также от сопротивления трения в подшипниках, веса подвижного состава и других факторов.

Удельное сопротивление трения на железной дороге – главная составляющая основного сопротивления (в него входит и сопротивление от воздушного пространства).

На автомобилях: ; a - угол наклона пути к горизонту. Для угла меньше 6⁰ cosa=1.

f_a – коэффициент сопротивления качению (зависит от состояния дороги, скорости).

Для асфальтобетона f_a = 0,01-0,02

На щебенке f_a = 0,03-0,05

Для грунта f_a = 0,06-0,07

Для пашни f_a = 0,15-0,30

При возрастании скорости коэффициент увеличивается на величину

Для водного транспорта это сопротивление трения воды о смоченную поверхность корпуса судна, зависит от скорости движения, формы и шероховатости поверхности судна.

f_в – коэффициент трения воды о смоченную поверхность судна. f_в = 0.0019-0.0044

S_e – площадь смоченной поверхности судна [м²]

r - плотность воды [кг] (пресной – 102 кг/м³; морской – 104 кг/м³).

V – скорость судна относительно воды [км/ч].

L – длина судна

Q – водоизмещение

На трубопроводном транспорте сопротивление трения возникает между движущимися жидкостями и внутренними стенками трубы. Зависит от шероховатости трубы, ее диаметра, режима потока (ламинарный или турбулентный), вязкости и жидкости.

 - ламинарный

V – скорость течения м/с

k_Л – коэффициент пропорциональности, зависящий от физической вязкости жидкости.

 - турбулентный

Удельное сопротивление от подъема

; i – уклон

Знак минуса ставится при спуске (тормозной режим).

Это сопротивление имеется на железных и автомобильных дорогах, авиации, конвейерах. В авиации зависит от траектории набора высоты.

На трубопроводном транспорте есть это сопротивление, но величина его не значительна.

Сопротивление от прохождения кривых

; А - коэффициент; R_кр – радиус кривой.

На рельсовом транспорте оно возникает от трения между внутренней гранью наружного рельса и гребнями колес. Определяется в зависимости от длины поезда.

При l_п<l_кр ®

При l_п>l_кр ®

Численные значения w_кр=0,5-3 кг/г (R=1600м-200м).

На автотранспорте на кривых возникает поперечная сила вызывает боковой увод колеса, под влиянием которого колесо катится под некоторым уклоном d и требуются дополнительные затраты мощности двигателя для нормального движения. Опыт показывает, что при d<1⁰ износ шин увеличивается в 5 раз, а расход топлива также увеличивается на 10-12%. При d=1,8⁰ износ шин в 10-15 раз, а расход топлива на 40%. Исключают эти потери с помощью виражей.

На водном транспорте при поворотах сопротивление возражает, но оно мало и его не принимают в расчет. На трубопроводном транспорте.

Удельное сопротивление среды

На железной дороге массу поездов или составов рассчитывают с учетом основного удельного сопротивления, включающегося и сопротивление воздушной среды.

На автомобильном транспорте сопротивления вызываются давлением встречного воздуха, трением о боковую поверхность и выступающие части, завихрением воздуха у колес и под кузовом.

 [кг/т].

r - плотность среды (для воды –1; для воздуха в 720 раз меньше)

k – коэффициент обтекаемости

S – наибольшая плотность поперечного сечения

V – скорость движения

V² – скорость среды ("+" - против движения; "-" – по движению)

На водном транспорте сопротивление судна на глубокой воде состоит из сопротивления трения обшивки и остаточного сопротивления (вихревого или волнового).

Волновое сопротивление является основной преградой увеличения скоростей хода судов (при увеличении скорости в 2 раза сопротивление возрастает в 4, а потребная мощность должна увеличиться в 8 раз).

Значения удельного сопротивления движению

Общее уравнение движения

Из физики известно, что уравнение движения F=ma, m – масса; a – ускорение. Применительно к транспорту это уравнение можно записать:

b – тормозное усилие; g – ускорение 9,8 c²; F – сила тяги; W – суммарное удельное сопротивление; Q_бр – вес (брутто в тоннах).