3.2. Главные размерения судна
Главными размерениями судна являются длина, ширина, осадка и высота борта (рис.3.3).
Длина судна L. Различают:
– длину по конструктивной ватерлинии (КВЛ) „L
КВЛ
‖ – расстояние, измеренное в плоскости КВЛ между точками пересечения еѐ носовой и кормовой частей с
ДП.
Аналогично определяют для любой расчетной ватерлинии длину по ватерлинии;
– длину между перпендику- лярами „L
ПП
‖ – расстояние, измеренное в плоскости КВЛ между носовым и кормовым перпендикулярами.
Носовой перпендикуляр (НП) - это линия пересечения ДП с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через крайнюю носовую точку КВЛ, а кормовой перпендикуляр (КП) – линия пересечения ДП с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через ось вращения руля;
– длину наибольшую „L
НБ
‖ – расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками носовой и кормовой оконечностей корпуса
(без выступающих частей);
– длина габаритную „L
ГБ
‖ – расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками носовой и кормовой оконечностей корпуса с учетом постоянно выступающих частей.
Ширина судна В. Различают:
– ширину по КВЛ – „В
КВЛ
’’ – расстояние, измеренное в наиболее широкой части судна на уровне КВЛ в точках пересечения еѐ с внутренней поверхностью обшивки корпуса; аналогично определяют для любой расчетной ватерлинии ширину по ватерлинии;
– ширину на мидель-шпангоуте (теоретическую) - „В―- расстояние, измеренное на мидель-шпангоуте перпендикулярно к ДП на уровне КВЛ или расчетной ВЛ между внутренними поверхностями обшивки корпуса;
– ширину наибольшую „В
НБ
― – расстояние, измеренное в наиболее широкой части судна, перпендикулярно к ДП между крайними точками корпуса без учета обшивки, привальных брусьев и других, постоянно выступающих, частей;
– ширину габаритную „В
ГБ
― – расстояние, измеренное в наиболее широкой части, перпендикулярно к ДП между крайними точками корпуса с учетом любых выступающих частей.
Рис.3.3. Главные размерения судна
45
Осадка судна (теоретическая) „Т― –
вертикальное расстояние, измеренное в плоскости мидель-шпангоута от основной плоскости до плоскости КВЛ или расчетной ВЛ.
Осадка судна практическая ―Т
п
‖ – вертикальное расстояние ,измеренное в плоскости мидель-шпангоута от нижней кромки киля до плоскости ВЛ.
Высота борта судна „Н― – вертикальное расстояние, измеренное на мидель-шпангоуте у борта от верхней кромки горизонтального киля до верхней кромки бимса палубы надводного борта. (Палубой надводного борта называют самую верхнюю непрерывную палубу, имеющую постоянные средства закрытия всех отверстий на открытых еѐ частях и постоянные средства закрытия отверстий в бортах судна ниже этой палубы).
Высота надводного борта „F― – это разность между высотой борта и осадкой F = H – T.
3.3. Характеристики формы судна Форму подводной части корпуса судна характеризуют коэффициенты полноты.
Коэффициент полноты грузовой ватерлинии (ГВЛ)
- отношение площади грузовой ватерлинии к площади описанного прямоугольника:
LBS
,
(3.1) где
S – площадь ватерлинии
Коэффициент полноты мидель-шпангоута
β – отношение погруженной площади мидель-шпангоута
Aк площади описанного прямоугольника:
β =
TB
A
(3.2)
Коэффициент общей полноты δ – отношение объема подводной части судна V к объему описанного параллелепипеда:
δ =
TBLV
(3.3)
Коэффициент вертикальной полноты χ – отношение объема подводной части судна к объему цилиндра, площадь основания которого равна площади ватерлинии (S), а высота – осадке судна (Т):
T
LBTBLTSV(3.4)
Коэффициент продольной полноты φ – отношение объема подводной части судна к объему цилиндра, площадь основания которого равна площади мидель-шпангоута (
A)
, а высота – длине судна (L):
LTBTBLLAV(3.5)
46
3.4. Теоретический чертѐж Форму судна наиболее полно определяет теоретический чертѐж судна – совокупность проекций сечений поверхности судна на три главные взаимно перпендикулярные плоскости судна (рис.3.4).
В качестве главных плоскостей проекций теоретического чертежа принимают: диаметральную плоскость, основную плоскость и плоскость мидель-шпангоута.
Линии пересечения судовой поверхности плоскостями, параллельными диаметральной плоскости, называются батоксами. Линии пересечения поверхности судна плоскостями, параллельными основной плоскости, называются ватерлиниями, а
линии пересечения поверхности судна плоскостями, параллельными плоскости мидель-шпангоута, – теоретическими шпангоутами.
Проекция всех этих линий на диаметральную (вертикальную) плоскость называется – ―
БОК‖. Батоксы на этой проекции изображаются без искажений, а ватерлинии и шпангоуты видны в виде прямых линий. Проекция линий пересечения на горизонтальную
(основную) плоскость называется
―
ПОЛУШИРОТОЙ‖. Ватерлинии на этой проекции изображаются без искажений, а батоксы и шпангоуты в виде прямых линий. Так как ватерлинии симметричны (при симметричной форме судна), то они на полушироте изображаются только по одну сторону от ДП. На полушироте также изображается линия пересечения палубы и борта. Проекция всех линий пересечения на плоскость мидель-шпангоута называется
―КОРПУС‖ (профильная проекция)
. На корпусе с правой стороны от ДП изображают проекцию носовых шпангоутов, а с левой стороны – кормовых. Проекции ватерлиний и батоксов изображаются в виде прямых линий.
Теоретический чертѐж необходим для расчѐтов мореходных качеств – плавучести, остойчивости, непотопляемости, постройки корпуса судна, а также в эксплуатации – для определения размеров помещений и расстояний до отверстий в корпусе судна.
3.4.Теоретический чертѐж судна.
47
4. ПОНЯТИЕ ОБ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ И МОРЕХОДНЫХ КАЧЕСТВАХ СУДНА 4.1. Водоизмещение, дедвейт, грузоподъемность, грузовместимость Массовое (объемное) водоизмещение – это масса (объем) вытесненной судном воды. Следует помнить, что масса вытесненной воды (массовое водоизмещение) равно массе судна. Поэтому, обычно, и массу судна называют массовым водоизмещением.
Различают водоизмещение в грузу (при осадке по грузовую марку) и водоизмещение порожнем - массу судна, полностью готового к эксплуатации без запасов, груза и экипажа.
Дедвейт - это то количество груза и запасов , которые может взять судно при осадке по грузовую марку.
Грузоподъемность - количество тонн груза, которое может принять судно в данном рейсе.
Грузовместимость - объем грузовых помещений судна. Различают грузовместимость киповую - полезный объем (в м
3
) грузовых помещений для штучных грузов и грузовместимость зерновую - объем (м
3
) для сыпучих грузов, которые могут разместиться в грузовых помещениях. Конечно, зерновая вместимость больше, чем киповая, так как сыпучий груз может занять те объемы, которые не доступны для штучного груза (между шпангоутами, стойками, выгородками...).
4.2. Дальность плавания, автономность, скорость Эти характеристики относятся к важнейшим эксплуатационным качествам судна.
Под дальностью
плавания понимают то расстояние в милях, которое может пройти судно без пополнения запасов. Обычно дальность плавания достигает 10000-20000 миль. Под автономностью понимают длительность пребывания судна в рейсе в сутках без пополнения запасов топлива, провизии и пресной воды. Транспортные суда имеют автономность порядка одного месяца, а специальные (научные, гидрографические, промысловые базы) - до одного года.
Скорость морских судов измеряют в узлах, а речных - в километрах в час.
Узел – единица скорости, равная одной морской миле в час (1,852 км/час или
0,514 м/сек).
Повышение скорости весьма эффективно для повышения провозоспособности, но ограничивается необходимостью повышения мощности двигателей и увеличением расхода топлива. Но, тем не менее, наблюдается постепенное повышение скорости судов. (Если в 40-х годах 20- века средняя скорость была 9 - 14 узлов, то теперь она составляет 14 - 19 узлов).
4.3. Регистровая вместимость Международная конвенция по обмеру судов 1969 года установила новые правила обмера судов. Долгое время эта Конвенция не входила в силу, так как
48 необходимое число стран с необходимым общим валовым объѐмом судов не присоединялись к Конвенции, но в настоящее время эта Конвенция уже действует. В соответствие с этой конвенцией,
валовая вместимость (BRT) означает величину наибольшего объѐма закрытых помещений судна, которые определены в соответствие с правилами Конвенции; а
чистая вместимость (NRT)соответствует величине полезных объѐмов и числу пассажирских мест
(то, что даѐт доход) и определяется в соответствие с положениями Конвенции.
В зависимости от величины вместимости с судна взимаются различные сборы
(причальные, рейдовые, буксирные, лоцманские и т. д.). Международные
Правила обмера судов были разработаны в 1873 г. и действовали до 1982 г. по этим правилам регистровая вместимость (объем помещений) выражалась в регистровых тоннах (1рег.т = 100фут
3
= 2,83 м
3
). В современных Правилах обмера вместимость GT(gross tonnage) и NT(net tonnage) определяются по формулам и выражаются числами без указания размерности.
4.4. Запас плавучести. Грузовая марка Запасом плавучести называется объѐм водонепроницаемой прочной части корпуса судна, расположенной выше грузовой ватерлинии. Зависимость безопасности судна от запаса плавучести мореплаватели понимали ещѐ в ХІІІ веке. Так в Венеции и Генуе были разработаны правила нанесения на бортах судна марок (полос), которые не допускалось затоплять при погрузке судна. В следующие века это направление обеспечения безопасности судна было забыто под давлением судовладельцев, которые пытались добиться увеличения прибыли за счѐт перегрузки судов. Это привело к тому, что в Англии в начале
ХІХ века не было ни старых судов, ни старых моряков. Это
объяснялось чрезмерной перегрузкой судов, что приводило к недопустимо малому запасу плавучести и затоплению судна в тяжѐлых штормовых условиях (попадание больших масс воды на палубу, срыв люковых закрытий, затопление помещений).
На эти явления обратил внимание член Палаты представителей
Английского Парламента - Самуэль Плимсоль. Он выступил в Парламенте с обоснованным требованием о разработке соответствующего закона. Но судовладельцы, которые обладали большинством в Палате представителей, встретили это предложение ―в штыки‖. И только в результате энергичной борьбы Самуэля Плимсоля в течение десятилетий с привлечением общественности и печати в конце ХІХ века был принят соответствующий закон о грузовой марке. Грузовая марка устанавливается на бортах судна и определяет минимально допустимую величину надводного борта и, следовательно, минимально допустимый запас плавучести.
Первая Международная конвенция о грузовой марке была принята в 1930г.
В настоящее время действует Международная конвенция о грузовой марке
1966 года.
Знаки грузовой марки (рис.4.1) наносятся на обоих бортах судна на миделе. Диск с горизонтальной полосой называется диском Плимсоля, в честь того, что Самуэль Плимсоль очень много сделал для внедрения грузовой марки.
49
Над горизонтальной полосой у краѐв наносятся символы того классификационного общества, под наблюдением которого находится судно (Р
- С – Регистр судоходства, L - R – Ллойд регистр, B - V – Бюро Веритас …). В средних условиях плавания допускается загружать судно по верхнюю кромку горизонтальной полосы диска. Для того, чтобы можно было учесть конкретные условия плавания, в нос от диска наносят ―гребѐнку‖ – вертикальную полосу с отходящими от неѐ горизонтальными полосами
– марками
Рис. 4.1.Знак грузовой марки и линии палубы. допустимых осадок в различных условиях плавания. Так как в зимних условиях плавания более вероятны штормовые условия плавания, то необходимо увеличение надводного борта (запаса плавучести) и уменьшение допустимой осадки, как это требует зимняя марка (
З). Особо тяжелы условия для плавания сравнительно небольших судов зимой в северной Атлантике, поэтому для судов, длиной менее 100м, вводится зимняя Североатлантическая марка (
ЗСА). В тропиках наиболее благоприятны условия плавания, поэтому для плавания в этих районах вводится тропическая марка (
Т). При переходе судна в пресную воду его осадка увеличивается и уменьшается запас плавучести. Но такое уменьшение запаса плавучести можно допустить, так как пресная вода может быть
только в районе устья рек и вблизи берега, где обычно имеются спасательные службы (
П, ТП). При перевозке судном лесных грузов, лес создаѐт дополнительный запас плавучести, что позволяет увеличить допускаемую осадку для всех районов плавания. В этом случае допускается загрузка судна по лесные марки в соответствии с лесной ―гребѐнкой‖, которую располагают в корму от диска Плимсоля. К символам сезонных марок впереди добавляется буква ―
Л‖. На рис.4.2 показаны грузовые марки соответствующие двум осадкам, что позволяет при двух мерительных свидетельствах уменьшать величину портовых сборов в зависимости от осадки судна (закрашивая марку соответствующую большей осадке и предъявляя соответствующее мерительное свидетельство).
Рис.4.2.Грузовая марка балкера с двумя расчѐтными осадками
50
4.5. Понятие о плавучести и посадке.
Плавающее судно должно обладать рядом мореходных качеств, в понятие которых входят: плавучесть, остойчивость, непотопляемость, ходкость, управляемость, качка и прочность.
Плавучестью называется способность судна поддерживать вертикальное равновесие относительно поверхности воды при заданной нагрузке (количестве грузов).
На плавающее на поверхности воды судно действуют две системы противоположно направленных сил: силы тяжести судна и Архимедовы силы – силы поддержания.
Посадкой называется положение судна относительно поверхности воды.
Судно, как твердое тело, имеет 3 степени свободы относительно поверхности
(плоскости) воды, поэтому его посадку должны определять 3 параметра.
Обычно используются следующие варианты параметров: а) осадка носом: (Т
н
), осадка кормой (Т
к
) и угол крена (
)
(осадка носом – заглубление носа, осадка кормой - заглубление кормы, угол крена– угол наклонения судна в поперечной плоскости); б) осадка на миделе (Т
м
), угол крена (
), угол дифферента (
) или дифферент (d = Т
н
– Т
к
) (угол дифферента – угол наклонения судна в продольной плоскости).
Дифферент на нос и крен на правый борт считают положительными.
Варианты посадки судна: а) судно с креном и дифферентом (
≠ 0,
≠ 0); б) судно сидит прямо и на ровный киль (
= 0,
= 0); в) судно сидит прямо, но с дифферентом (
= 0,
≠ 0); г) судно сидит на ровный киль, но с креном (
≠ 0,
= 0).
Осадки судна определяют по маркам осадок, которые наносят на правом и левом бортах судна в носу, корме и на миделе, как можно ближе к перпендикулярам и миделю судна соответственно (рис.4.3.).
Рис.4.3. Марки углубления.
51
Необходимым и достаточным условием равновесия судна на поверхности воды, имеющего дифферент, является равенство сил тяжести и сил поддержания, а также когда центр тяжести и центр величины окажутся на одной вертикали, рис.4.4.
Рис.4.4. Силы действующие на судно
4.6 Понятие об остойчивости судна
Остойчивостью называется способность судна сопротивляться воздействию внешнего кренящего момента и возвращаться в исходное положение равновесия после прекращения действия момента, вызвавшего наклонение.
Понятие остойчивости связывается с действием на судно только моментов
(пар сил) и, следовательно, равнообъемными наклонениями - наклонениями, при которых не меняется объем подводной части судна.
Если кренящий момент, приложенный к судну, возрастает постепенно и не вызывает угловых ускорений и, следовательно, и сил инерции, то при рассмотрении равновесия судна можно пользоваться условиями статического равновесия. Остойчивость при таких наклонениях называется статической.
В зависимости от того, какие наклонения рассматриваются, различают поперечную и продольную остойчивость.
В зависимости от величины угла крена поперечную остойчивость разделяют на остойчивость при малых углах наклонения или начальную остойчивость, и остойчивость на больших углах крена.
Остойчивое и неостойчивое судно. Восстанавливающий момент.
При наклонении судна изменяется положение центра подводного объема судна (центра величины наклоненного судна) - С
1
, следовательно, равнодействующая сил поддержания будет приложена в точке С
1
(рис.4.5 и
4.6). Если равнодействующие сил тяжести (Р) и поддержания (Q) образуют момент, стремящийся увеличить угол крена судна (рис.4.5) - то судно не остойчиво.
Если возникает момент M
в
, стремящийся вернуть судно в исходное прямое положение, то судно остойчиво (рис.4.6).
Момент M
в
называется восстанавливающим моментом и равен он произведению одной из сил пары на плечо l
ст
ст
ст
ст
в
l
g
D
l
Q
l
P
M
, (4.1) где: Р=D·g;
D – массовое водоизмещение;
g-гравитационное ускорение.
52
С целью упрощения и совмещения рисунков в теории корабля обычно изображают судно в прямом положении, а ватерлинию, соответствующую наклонному положению судна (В
1
Л
1
), наклонной (рис.4.6.б). Очевидно, что
Рис.4.6.а и 4.6.б эквиваленты, только следует помнить, что линии действия сил тяжести (Р) и поддержания (Q) перпендикулярны действующей ватерлинии
(как для прямой, так и для наклонной). Мерой начальной остойчивости является метацентрическая высота h, равная Gm. На тех же рисунках видно, что h = Zc + ρ – Zg, где Zc - аппликата центра величины, ρ - радиус окружности, по которой точка Со переместилась в точку С1, Zg – аппликата цетра тяжести судна.
Чем больше h, тем остойчивее судно. Величина h зависит в основном от положения центра тяжести судна, т.е. от расположения груза. По этой причине балкер и буксир остойчивее, чем контейнеровоз и пассажирское судно.
Метацентрическая высота характеризует начальную остойчивость (при углах крена до 10°-12
о
).
Характеристикой остойчивости при больших углах крена является диаграмма статической остойчивости (ДСО), которая строится для каждого варианта загрузки судна (рис.4.7.)
Рис.4.7. Диаграмма статической остойчивости
Рис.4.5
Неостойчивое судно
а б
Рис.4.6.
Остойчивое судно
53
По горизонтальной оси откладываются углы крена, а по вертикальной восстанавливающие моменты или плечи остойчивости. Точка А диаграммы соответствует максимальному восстанавливающему моменту, когда во время качки ватерлиния доходит до скулы и до ширстрека, точка В соответствует углу потери остойчивости судном, т.н. «угол заката диаграммы».
Остойчивость судна, при мгновенно приложенном кренящем моменте называется динамической остойчивостью, которая характеризуется диаграммой динамической остойчивости (ДДО). О построении и использовании ДДО речь пойдет в последующих курсах — теории корабля и управлении мореходными качествами судна.
При продольных наклонениях судна применяется аналогичный подход и используется понятие продольной метацентрической высоты H, которая почти на два порядка больше h (H
L). По этой причине суда значительно чаще теряют поперечную, а не продольную остойчивость.
Скачать 3.89 Mb.