теория и устройство судна. Лекция Теория и Устройство судна. Кораблями принято называть парусные и военные суда

• Название: Кораблями принято называть парусные и военные суда
• Анкор: теория и устройство судна
• Дата: 23.05.2020
• Размер: 0.77 Mb.
• Имя файла: Лекция Теория и Устройство судна .docx
• Тип: Лекция; #124866

Лекция - ТЕОРИЯ И УСТРОЙСТВО СУДНА

Определение судна, корпус, киль, шпангоуты

Судно есть инженерное сооружение, предназначенное для перемещению по воде грузов, пассажиров или для выполнения иных задач судоходства. Кораблями принято называть парусные и военные суда.

Судно с подвесным двигателем считается моторной лодкой.

Судно с двигателем, расположенным внутри корпуса, называется катером.

Яхта - это судно для отдыха и развлечений.

Корпус судна состоит из набора, обшивки и палубного настила.

Судно считается существующим с момента закладки на стапелях верфи главной детали набора - киля, нижнего продольного бруса, протянутого от носа до кормы и расположенного в диаметральной плоскости.

Диаметральная плоскость (ДП) - условная вертикальная плоскость, проходящая через киль и делящая судно на две симметричные половины.

Носовое продолжение киля, изогнутое вверх, называется форштевень, кормовое продолжение - ахтерштевень, иногда его заменяет плоский кормовой срез - транцевая доска.

К килю, подобно ребрам к позвоночнику, крепятся главные элементы поперечного набора судна - шпангоуты. Днищевая часть шпангоута называется флор. На флоры укладываются слани - щиты, настил для устойчивой опоры под ногами экипажа и пассажиров.

Шпация - расстояние между двумя соседними шпангоутами.




К шпангоутам крепятся горизонтальные изогнутые балки, протянутые от форштевня до ахтерштевня. Это стрингеры, они являются частью продольного набора.



Изогнутый брус, закрывающий сверху торцы шпангоутов, называется планширь.

Верхние торцы шпангоутов соединяются поперечными подпалубными балками, называемыми бимсами.

Бимс, разрезанный палубным люком, носит название полубимс.

Края люков окаймляют комингсы - бортики, усиливающие жесткость конструкции и препятствующие заливанию.

Продольные подпалубные балки называются карлингсы.

Вертикальные стойки, соединяющие днищевые и подпалубные элементы, а также любые иные вертикальные балки набора корпуса судна называют пиллерсами.



Для придания общей прочности корпуса элементы набора могут соединяться друг с другом металлическими треугольными пластинами – кницами



Сплошное ограждение палубы называется фальшбортом, в нем прорезаются маленькие отверстия для стока воды - шпигаты, и большие для швартовых операций - клюзы.

Шпигат - отверстие в палубе или фальшборте судна для удаления за борт воды, которую судно приняло при заливании волнами, атмосферных осадках, тушении пожаров, уборке палубы и др.

При проектировании и строительстве судна шпигаты располагают в местах возможного скопления воды, например, в низших точках палубы.

Шпигаты, расположенные в палубе, обычно снабжают трубой, через которую вода отводится самотеком непосредственно за борт или на соответствующие нижележащие открытые палубы.

Ограждение, состоящее из стоек и реек или тросов называется леерным.

Для уменьшения риска падения людей за борт и с высоты, палубы и надстройки ограждают фальшбортами и леерами, а балясины трапов маркируют яркой лентой или желтой краской. Таким же образом маркируются выступы внутри помещений.

Снаружи борта судна герметично закрываются обшивкой, а палуба - палубным настилом.

Помещения, расположенные выше палубы, называются надстройками в том случае, когда они расположены от борта до борта, а если ширина помещений меньше ширины судна и их можно обойти вдоль бортов - рубками.

Размеры судна

Наибольшая длина судна - это расстояние, измеренное от наиболее выдвинутой вперед наружной точки форштевня до самой крайней точки кормового подзора.

Габаритная длина судна - это расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками носовой и кормовой оконечностей корпуса судна с учетом постоянно выступающих частей.

Наибольшая ширина судна - это расстояние, измеренное между крайними точками корпуса без учета выступающих частей.

Габаритная ширина судна - это расстояние, измеренное между крайними точками корпуса с учетом выступающих частей.

Ватерлиния, осадка, дифферент

Ватерлиния - линия соприкосновения спокойной поверхности воды с корпусом плавающего судна. Грузовая ватерлиния - ватерлиния при плавании судна с полным грузом.

Осадка судна есть расстояние от грузовой ватерлинии до самой нижней точки киля - линейная величина, показывющая погружение судна ниже уровня воды. Осадка судна может увеличиваться с увеличением скорости хода (особенно на мелководье), а также при переходе судна из соленой воды в пресную.

Дифферент есть угол продольного наклона судна, вызываемый разностью осадки носа и кормы.

Действующая ватерлиния - линия соприкосновения спокойной поверхности воды с корпусом плавающего судна.

Конструктивной ватерлинией (КВЛ) называется ватерлиния, соответствующая полученному предварительным расчетом полному водоизмещению судов или нормальному водоизмещению (с половинным запасом топлива). Конструктивная ватерлиния у транспортных судов является одновременно и грузовой ватерлинией (ГВЛ), соответствующей проектной осадке судна.

Формула класса судна

Формула класса судна - присваивается для идентификации конструктивных и мореходных качеств судна.

Первый знак определяет тип прогулочного судна по виду двигательно-движительного комплекса и условиям обитаемости:

1 - катер
2 - моторная лодка
3 - парусное судно
4 - парусно-моторное судно
5 - гидроцикл
6 - гребное судно
7 - несамоходное судно
П - судно на воздушной подушке
К - судно на подводных крыльях.

Второй знак указывает на наличие (или отсутствие) водонепроницаемой палубы:

1 - палуба есть
0 - палубы нет

Третий знак означает количество водонепроницаемых отсеков, если таковых не имеется, третим знаком указывается разряд и класс судна.

Четвертый знак указывает общее допустимое количество людей на борту судна.

Пятый знак указывает допустимую мощность главного двигателя в кВт.

Шестой знак - допустимая площадь парусов в квадратных метрах.

Например класс судна 2.0.2В.6.50 означает: моторная лодка, без палубы, бассейн второго разряда с внутренним режимом судоходства, допустимое количество людей на борту - 6, мощность установленного двигателя - 50 кВт.

Водоизмещение, вместимость, грузоподъемность, пассажировместимость

Водоизмещение

Весовое водоизмещение равно массе вытесненной судном воды, то есть массе самого судна. Измеряется тоннах и килограммах.

Объемное водоизмещение равно объему подводной части корпуса. Измеряется в кубических метрах.

Стандартное водоизмещение есть водоизмещение полностью укомплектованного судна с экипажем, но без запасов топлива, смазочных материалов и питьевой воды в цистернах.

Нормальное водоизмещение - это водоизмещение, равное стандартному водоизмещению плюс половинный запас топлива, смазочных материалов и питьевой воды.

Вместимость

Вместимость измеряется в регистровых тоннах. Чтобы поулучить вместимость судна в регистровых тоннах, необходимо суммарный объем судовых помещений в кубических метрах разделить на коэффициент 2,83.

Грузоподъемность

Грузоподъемность включает два понятия - полную грузоподъемность (дедвейт) и чистую грузоподъемность.

Дедвейт - это вес всего перевозимого груза и пассажиров с багажом плюс топливо, вода, смазочные и расходные материалы, и вес экипажа с багажом.

Чистая грузоподъемность равна массе только полезного груза и пассажиров.

Пассажировместимость

Пассажировместимость равна максимально допустимому количеству людей на борту.

Ходкость, управляемость, плавучесть, непотопляемость

Ходкость

Ходкость складывается из инерционных характеристик судна (разгон, максимальная скорость, торможение) и зависит от устройства движителя и обводов корпуса.

Управляемость

Управляемость включает противоположные по сути характеристики - поворотливость и устойчивость на курсе. Показывает, насколько судно слушается руля.

Разворот судна на 180° называется оборот, на 360° - циркуляция.

Управляемость судна улучшается при небольшом дифференте на корму.

Плавучесть

Плавучесть - способность судна держаться на поверхности воды, неся все предназначенные по роду его деятельности грузы, и иметь при этом заданное погружение (осадку).

Запас плавучести - водонепроницаемый объем надводной части судна (соответствует высоте надводного борта), расположенной выше нормальной грузовой ватерлинии. На многих маломерных судах так называемый аварийный запас плавучести обеспечивается встроенными пенопластовыми блоками или герметичными воздушными ящиками.

Непотопляемость

Непотопляемость - способность судна оставаться на поверхности воды даже после получения одной или нескольких пробоин, благодаря разделению корпуса на водонепроницаемые отсеки.

Носовой отсек треугольной формы, ограниченный форштевнем и первой водонепроницаемой переборкой, называется форпик.

Кормовой отсек называется ахтерпик.

Для маломерных судов, разделенных на отсеки водонепроницаемыми переборками, некритичным считается затопление только одного отсека. На надувной лодке допускается разгерметизация одной секции.

Затопленное маломерное судно должно сохранять плавучесть и остойчивость, то есть будучи в затопленном состоянии должно находиться на ровном киле на поверхности воды.

Остойчивость

Остойчивость - это способность судна сохранять свое положение равновесия и вновь возвращаться к нему после того, как прекратится действие внешних сил, вызвавших изменение положения судна (например, порыв ветра, удар волны).

Потере остойчивости судна могут способствовать неправильное размещение грузов, сидение людей на борту, произвольное перемещение людей на судне.

Судно имеет центр тяжести G, расположенный, как правило, в диаметральной плоскости судна.

Из центра тяжести вертикально вниз действует сила тяжести, застваляющая судно погружаться в воду. Навстречу ей из центра величины C вертикально вверх действует равнодействующая всех сил выталкивания.

Судно остается на плаву, имея определенную осадку, когда силы тяжести и выталкивания уравновешивают друг друга.

Если судно получает крен на один борт, центр тяжести остается на месте, а центр величины смещается в сторону более погруженного борта, образуя новый центр величины C1. Сила выталкивания из C1 действует все также вертикально вверх, но уже не по одной прямой с силой тяжести. Образуется плечо сил, которые создают вращательный момент, способствующий восстановлению вертикального положения судна.

Если продолжить вертикальную линию, вдоль которой действует сила выталкивания из нового центра величины C1  до пересечения с диаметральной плоскостью, мы получим точку М, называемую метацентром.

Расстояние между центром тяжести судна G и метацентром М есть метацентрическая высота h, которая является важнейшей характеристикой остойчивости судна.

Можно сделать следующий вывод: чем выше центр тяжести судна - тем оно будет менее остойчиво.

К примеру - маленькая лодка с пассажирами, сидящеми на банке или сланях имеет гораздо меньше шансов опрокинуться, нежели та, в которой пассажиры стоят.

Следует запомнить:

Если на чертеже точка М выше точки G - остойчивость положительная, судно остойчиво.

Если точка G выше точки М - остойчивость отрицательная, судно неостойчиво.

Если G и М соединяются в одной точке - судно находится в положении безразличного равновесия.

Циркуляция

Циркуляцией судна называется кривая, которую описывает центр тяжести (ЦТ) судна за время его поворота на 360° с переложенным на борт рулем. Эта кривая близка к окружности, а ее диаметр служит мерой поворотливости судна.

Диаметр циркуляции измеряется в метрах, кабельтовых или длинах корпуса судна.

Скорость судна на циркуляции уменьшается до 30 %. Кроме диаметра циркуляции следует знать и ее время, т.е. время, за которое судно сделает поворот на 360°. Названные элементы циркуляции зависят от водоизмещения судна и характера размещения груза по его длине, а также от скорости хода. На малой скорости диаметр циркуляции меньше.

Циркуляция характеризуется линейной и угловой скоростями, радиусом кривизны и углом дрейфа.

Двигатель и движитель, кильватерный след

Двигатель - это механизм для преобразования химической энергии топлива в кинетическую. Чаще всего на судах устанавливают двигатели внутреннего сгорания (дизельные или бензиновые) и электродвигатели.

Двигатель полагается осматривать перед каждым запуском.

Движитель - это связанное с двигателем устройство, непосредственно взаимодействующее с окружающей средой для осуществления движения судна.

Подводный винт - самый распространенный тип движителя на маломерных судах.

Как правило, это винт, вращающийся по часовой стрелке, и называемый винтом правого вращения. Винт правого вращения при положении руля строго прямо, заставляет судно отклоняться от курса на несколько градусов вправо (как на переднем, так и на заднем ходу). Для того, чтобы компенсировать это отклонение, руль следует положить на несколько градусов влево.

К судовым движителям относятся также водометный, устанавливаемый на гидроциклах и некоторых катерах, воздушный винт на судах на воздушной подушке и гребное колесо, ранее широко распространенное, а теперь практически вышедшее из употребления.

Кильватерная струя (кильватерный след, кильватер) - возмущенная полоса воды, остающаяся за кормой идущего судна. Продолжительность и протяженность кильватерной струи зависит от водоизмещения и скорости судна, а также состояния моря.

Движение судна сопровождается волнообразованием, которое на глубокой воде четко разделяется на носовую и кормовую группы. Каждая из этих групп состоит из системы расходящихся и поперечных волн. Первая поперечная волна носовой группы возникает несколько позади форштевня, а первая поперечная волна кормовой группы - несколько впереди ахтерштевня. При малых скоростях отчетливо наблюдаются расходящиеся волны. Увеличение скорости сопровождается ростом и преобладанием системы поперечных волн.

Рулевое устройство

Простейшее рулевое устройство состоит из трех основных элементов.

К вертикальной оси - баллеру - крепится снизу перо руля, а сверху - горизонтально расположенная рукоятка, служащая для поворота руля - румпель.



В случае, когда управление рулем осуществляется через систему блоков и штуртросов, соединенных со штурвалом, румпель обретает вид массивного сектора.



Если перо крепится к баллеру своей гранью, руль называется небалансирным.

Балансирным называется руль, баллер которого проходит через перо руля примерно на 1/3 длины от переднего края последнего.

Существует также полубалансирный руль, когда в сторону носа за баллер выступает только часть плоскости пера.



Угол перекладки руля должен составлять не менее 35 градусов от диаметральной плоскости судна на каждый борт. При значении полного угла перекладки руля менее 35 градусов на каждый борт эксплуатация маломерного судна запрещается.

Талреп - устройство для стягивания и выбирания слабины такелажа, тросов, кабелей и т. д. Обычно состоит из двух винтов с противоположной резьбой, вкручиваемых в специальное кольцо с двумя резьбовыми отверстиями. Концы винтов делаются с ушком или крюком, к которым крепится трос. Натяжение регулируется вращением кольца, благодаря чему винты сдвигаются к центру.

Якорное устройство

Якорное устройство включает в себя непосредственно якорь, якорную цепь (канат), цепной ящик, лебедку, стопор, тормоз.

Существует много разновидностей якорей.

Один из самых древних - адмиралтейский - состоит из веретена, скобы, рогов с лапами и штока. Место, где веретено соединяется с рогами, называется тренд. Длинный, массивный шток крепится к веретену непосредственно под скобой, располагается перпендикулярно плоскости, образованной рогами так, чтобы при падении на грунт перевернуть якорь и заставить один рог зарыться в грунт. Адмиралтейский якорь считается очень надежным, но неудобным при его отдаче, подъеме и хранении.

Есть якоря, лишенные штока, но с подвижными относительно веретена рогами. Например якорь Холла или Матросова.

Также стоит упомянуть четырехлапый якорь-кошку, предназначенный в основном для подъема со дна каких-либо случайно упавших за борт предметов и якорь-лемех, часто используемый на небольших парусных или моторных яхтах.

От характера грунта зависит держащая сила якоря. Хорошими являются вязкие грунты: ил, песчаный ил, глина, глинистый ил. К средним относятся рыхлые грунты: песок, ракушка, галька, щебень. Плохими считаются скальные грунты: плита, валуны, скалы. На илистых грунтах якоря Холла и Матросова держат хорошо, но забиваются глиной или илом и после срыва плохо забирают. На плите якоря "ползут". На скалистых грунтах они иногда заклиниваются.



Якорная лебедка, расположенная вертикально, называется шпиль, а горизонтально - брашпиль.

Роульс - каток, отлитый из чугуна или стали, или выточенный из крепкого дерева и свободно вращающийся на оси. Роульс ставится, например, в киповых планках или отдельно для направления троса, для поддержки рулевых штанг и т. д. На маломерных судах часто используется для опоры и направления якорной цепи.

Чтобы якорь хорошо забрал, якорь-цепь необходимо вытравить не менее чем на длину, равную трем глубинам в данном месте акватории.

Во время подъема якоря существует положение, при котором якорь-цепь встает вертикально, но еще не происходит отрыва якоря от грунта. Такое положение называется "панер" и примечательно тем, что в этот момент судно из статуса "на якоре" переходит в статус "на ходу".

Швартовное устройство

Швартовное устройство включает комплекс элементов, служащих для фиксации судна возле причала, пирса, швартовой бочки или другого судна.

Прежде всего это швартовные канаты (швартовы). С одного конца швартов имеет огон - петлю, которую при швартовых операциях накидывают на береговой кнехт или битенг.

Кнехты - тяжелые, массивные конструкции в виде двойных тумб, битенги - одиночные тумбы, располагающиеся, как правило, на берегу.

На небольших маломерных судах кнехты заменяются утками, легкими конструкциями в виде сильно сплющенной буквы Т.



На крупных судах имеются специальные лебедки для операций со швартовами и вьюшки для их хранения.

Если судно стоит бортом к причалу, то швартовы, заведенные с носа вперед и с кормы - назад, будут называться продольными. Швартовы, заведенные с борта на берег под прямым углом, называются прижимные. Швартовы, заведенные с носа назад и с кормы вперед называются шпринги.

Плавучий якорь

Плавучий якорь - приспособление, которое благодаря своему высокому сопротивлению воде плавает практически неподвижно. Используется для удержания дрейфующего судна носом против ветра. Так же входит в комплект спасательного плота.

Плавучие якоря очень полезны для замедления судна, потерпевшего крушение или потерявшего способность двигаться, особенно если авария произошла вблизи водного пути, от которого крайне не рекомендуется отдаляться.

Плавучий якорь может быть фабричным или самостоятельно сшитым из толстой парусины. Обычно он имеет форму конуса или пирамиды с раскрытым основанием. Основание укрепляется металлическим обручем или крестообразными балками, к которым крепятся 4 стропы, предназначенные для привязывания к якорному канату. К вершине конуса крепится трос-оттяжка для вытягивания якоря. Якорь оснащается буйком, который применяется для спуска и подъема якоря, так же по буйку определяется его местонахождение.

Морские узлы

Рифовый узел - веревочный узел для соединения (связывания) веревок и тросов, разновидность прямого узла. Название получил из-за использования при рифлении на парусных судах, когда данным узлом вяжутся риф-штерты. Достоинствами узла являются простота вязки, хорошая держащая способность и возможность быстро развязать узел под нагрузкой в случае необходимости (если в процессе вязки была сделана петля для быстрого развязывания).



Шлюпочный узел применяется при буксировке шлюпок и во время их стоянки под выстрелом у борта корабля только в тех случаях, когда в них находятся люди.



Узел удавка служит для обвязывания в воде бревна для буксировки. Удавку применяют для погрузки цилиндрических предметов. Удавка - надежный и очень прочный узел, который исключительно сильно затягивается вокруг поднимаемого предмета. В то же время удавку очень легко и просто развязать, когда тяга на трос прекращается.

Буксировка

Разрешается буксировка маломерными судами таких же или меньших по водоизмещению судов.

Чаще всего используются способы буксировки в кильватер и лагом.

При кильватерном способе буксировки (по-другому этот способ называют буксировкой за кормой) буксирный трос (буксир) подают с кормы буксирующего судна на буксируемое.

Кильватерный способ - простой и надежный, может выполняться при любых метеоусловиях и позволяет осуществлять одновременную буксировку нескольких судов. Длина троса при сильном волнении должна быть такой, чтобы буксирующее и буксируемое судно одновременно проходили по гребням волн.

При буксировке лагом (по-другому этот способ называют буксировкой под бортом), когда буксируемое судно швартуется своим бортом к борту буксирующего.

Буксировка лагом осуществляется на ограниченных акваториях и в условиях стесненного маневрирования. При этом погодные условия должны быть хорошими.

Запрещается движение самоходных судов, ошвартованных бортами (лагом), за исключением аварийных случаев и случаев комплексного обслуживания, но не более чем двух.

При буксировке под бортом (лагом) буксируемое судно должно всегда находится с правой стороны буксирующего судна. При этом управлять движением и маневрированием и обеспечивать подачу сигналов должно судно, у которого свободен левый борт.

Буксируемое судно во время движения будет стремиться повернуть буксировщик в свою сторону, т.к. сопротивление встречного потока воды с этой стороны увеличивается более, чем в 2 раза. Поэтому, для сохранения прямолинейного движения, руль на буксировщике следует держать отклоненным к противоположному от места швартовки борту.

При необходимости развернуться на обратный курс, это осуществляется путем перекладки руля буксировщика на борт, с которого находится буксируемое судно. Диаметр циркуляции при этом будет минимальным.

Некоторые рекомендации по эксплуатации и управлению маломерным судном

Судно, идущее вверх (против течения), управляется лучше, чем судно идущее вниз.

Слишком маленькая скорость судна может привести к потере управляемости.

Чтобы обойти препятствие на малой скорости, достаточно сбросить газ, воспользовавшись рукояткой акселератора.

Если судоводитель намеревается совершить резкий поворот на высокой скорости, он должен убедиться, что пространства для маневра достаточно, что органы управления двигателем в порядке, а затем предупредить пассажиров.

К необорудованному берегу во время сильного волнения следует подходить на гребне волны.

К большому судну в ветреную погоду следует подходить к середине корпуса с подветренной стороны.

При боковом ветре разворот в узкости следует совершать носом на ветер.

Судно с винтом левого вращения, имеющее ход вперед при положении рулевых плоскостей строго прямо, будет немного уклоняться носом влево.

При подходе к пирсу (причалу) с наветренной стороны следует остановить судно и лечь в дрейф на расстоянии 2 - 3 ширины корпуса от пирса (причала). Тогда прижимной ветер постепенно подгонит судно к пирсу.

Распространенным способом стоянки маломерного судна у необорудованного берега является его закрепление с помощью концов, протянутых с кормы к вдавленному (зарытому) на берегу якорю. При наличии деревьев и крепких кустов швартовные концы крепятся за них.

При значительных колебаниях уровня воды судно можно поставить на две растяжки - носовую и кормовую. Это дает возможность судну "отыгрывать" на волне и предотвратить его обсыхание.

В случае большой пробоины пластырь заводят с носа. В случае, если пробоина невелика - ее затыкают деревянной пробкой или клином.