Теоретический чертеж судна. Главные размерения

Мореходные качества судов существенно зависят от размеров и формы корпуса, поэтому, прежде чем приступить к их расчетам, необходимо описать форму корпуса. Существуют аналитический (в виде формул), табличный и графический способы описания. Ана­литическое описание из-за сложности судовых обводов может быть только приближенным и применяется редко (в последнее время в связи с внедрением ЭВМ развиваются более точные методы анали­тического описания). Табличное описание не является наглядным и мо­жет служить только как вспомогательное. Наиболее наглядно и точно форма корпуса описывается графически с помощью теоретиче­ского чертежа.

Теоретический чертеж является основным проектным документом, он служит основой не только для расчета мореходных качеств, но и для разработки чертежей общего расположения, для плазовой раз­метки, для контроля за правильностью сборки корпуса судна во время постройки и т. д. На теоретическом чертеже поверхность корпуса судна изображается без учета наружной обшивки (кроме деревянных судов) в виде трех проекций: «Бока», «Корпуса» и «Полушироты».

Рассмотрим более подробно построение этих проекций. В качестве главных плоскостей выбирают диаметральную плоскость (ДП),рас­секающую судно вдоль и являющуюся продольной плоскостью сим­метрии, плоскость мидель-шпангоута, разрезающую судно попе­рек перпендикулярно ДП на середине расчетной длины судна, и ос­новную плоскость (ОП), перпендикулярную ДП и плоскости мидель-шпангоута и проходящую через точку пересечения этих плоскостей с теоретической поверхностью судна в днищевой части (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Координатные плоскости

_______________

В последние годы появляются плавучие сооружения, несимметричные относительно ДП(плавучие буровые установки, гостиницы и т. д.). Для них определения координатных плоскостей могут быть другими.

Для судов, плавающих без конструктивного дифферента, верхняя кромка киля совпадает с ОП. В нормальных условиях плавания ДП и плоскость мидель - шпангоута вертикальны, а ОП горизонтальна.

Сечения поверхности судна плоскостями, параллельными ДП, называются батоксами, сечения поверхности судна плоскостями, параллельными плоскости мидель - шпангоута, - шпангоутами, а се­чения поверхности судна плоскостями, параллельными ОП, - ватер­линиями.

Проекции всех сечений на ДПобразуют «Бок», на котором батоксы изображаются в виде кривых линий, а шпангоуты и ватерли­нии - в виде прямых линий, создавая так называемую сетку (рис. 1.2).

Проекции всех сечений на плоскость мидель-шпангоута образуют «Корпус». Шпангоуты на этой проекции имеют вид кривых линий, а батоксы и ватерлинии - прямых. Обычно изобра­жают половины шпангоутов: носовые ветви шпангоутов - справа от следа ДП, кормовые - слева. Мидель-шпангоут вычерчивают на оба борта. При проведении расчетов характеристик остойчивости при боль­ших углах крена необходимо вычерчивать шпангоуты на оба борта, поэтому производят перестроение корпуса теоретического чертежа на отдельном листе в необходимом для расчетов масштабе. Об этом более подробно рассказано в соответствующих главах.

Проекции всех сечений на ОП образуют «Полушироту» (для судна, симметричного относительно ДП, вычерчивают только половины ва­терлиний). На полушироте ватерлинии получаются в виде кривых, а шпангоуты и батоксы - в виде прямых линий. На теоретическом чертеже изображают, как правило, равноот­стоящие батоксы, ватерлинии и шпангоуты. Число батоксов обычно 4 или 6, ватерлиний 10 - 15, шпангоутов 21, но в особых случаях ко­личество тех или иных сечений может быть другим. Нумерацию ба­токсов производят влево и вправо от ДП римскими цифрами (I, II и т. д.), нумерацию ватерлиний от ОП - вверх от 0 до 10 - 15, нумера­цию шпангоутов с носа в корму от 0 до 20, при этом мидель - шпангоут будет иметь номер 10 (обычно его обозначают специальным значком, но мы будем обозначать буквой м). Точки пересече­ния ватерлиний, батоксов и шпангоутов на всех трех проекциях должны быть согласованы в соответствии с правилами начертатель­ной геометрии.

Кроме указанных сечений на теоретическом чертеже изображают линии верхней палубы, надстроек, форштевня, ахтерштевня, киля.

Одна из теоретических ватерлиний, по которую судно может пла­вать во время эксплуатации (обычно в полном грузу), принимается за главную, или грузовую, ватерлинию (ГВЛ). Для судов, не связанныхс перевозкой грузов, эта ватерлиния называется конструктивной (KBЛ).

Рис. 1.2. Теоретический чертеж судна

При расчетах статики вводят две прямоугольные системы коор­динат с началом в точке О - точке пересечения трех главных пло­скостей: одна - система Oxyz - связана с судном и другая - полу­связанная система (рис. 1.3). В связанной системе координат плоскость xOz - диаметральная, плоскость хОу - основная, пло­скость yOz - плоскость мидель–шпангоута. Ось Ох - линия пере­сечения ДПи ОП - направлена в нос, ось Оу - линия пересечения ОП и плоскости мидель - шпангоута - на правый борт, ось Oz - ли­ния пересечения ДП и плоскости мидель–шпангоута - вертикально вверх.

В полусвязанной системе координат ось направлена вверх перпендикулярно к следу действующей наклонной ватерлинии, а ось ей параллельна и направлена на правый борт. Эта система коор­динат повернута относительно связанной системы около оси Ох на угол крена θ.

Формулы перехода от связанной к полусвязанной системе коор­динат имеют вид (см. рис. 1.3):

; , (1.1)

куда у входит со своим знаком: для точек правого борта - положи­тельным, левого - отрицательным.

Главными размерениями судна являются его длина, ширина, вы­сота борта, осадка. Рассмотрим определения некоторых основных ве­личин (рис. 1.3):

1) длина наибольшая L_max - расстояние по горизонтали между крайними точками форштевня и ахтерштевня;

2) длина между перпендикулярами L - расстояние между точ­ками пересеченияГВЛ (КВЛ) с теоретической линией форштевня и осью баллера руля для одновинтовых судов или с теоретической линией ахтерштевня для двухвинтовых судов; эта длина является расчетной и делится на 20 равных частей - теоретических шпаций;

3) длина по ГВЛ L_ГВЛ - расстояние между точками пересечения ГВЛ (КВЛ) с форштевнем и ахтерштевнем; для двухвинтовых судов совпадает с длиной между перпендикулярами;

4) ширина наибольшая судна В_тах - расстояние по ширине между плоскостями, параллельными ДП и касательными к корпусу судна в крайних его точках; обычно наиболее широким является мидель-шпангоут, но иногда наиболее широкий шпангоут смещен в корму;

5) ширина наибольшая грузовой ватерлинии В - измеряется на ГВЛ в месте максимальной ширины судна; эта ширина является рас­четной;

6) высота борта Н - измеряется в плоскости мидель-шпангоута по вертикали от ОП до линии палубы у борта;

7) осадка средняя Т - углубление судна, измеряемое в сечении, проходящем через центр тяжести площади ватерлинии; эта величина также яв­ляется расчетной;

8) осадка на мидель-шпангоуте Т_м - углубление судна, измеряе­мое на мидель-шпангоуте; при посадке судна на ровный киль Т = Т_м; при наличии угла крена осадка судна равна , где - осадка судна в полусвязанной системе координат; - углубление точки касания к корпусу плоскостью, параллельной ватерлинии, относительно начала координат О;

9) высота надводного борта F - разность между Н и Т_м. Расчетные значения L, В, Т служат в качестве базы для разбивки сетки теоретического чертежа.

Рис. 1.3. Системы координат и главные размерения судна:

а - связанная; б – полусвязанная система