Елементи теоретичного креслення

По теоретичному кресленню розраховують елементи теоретичного креслення .Їх ще називають гідростатичними елементами або гідростатичними характеристиками. Вони потрібні для розрахунків посадки і початкової остійності судна.

На кожне судно видається завірена інспектором Регістру, який здійснює нагляд за станом судна, «Інформація про остійність для капітана» ( на англійській мові “Stability booklet”).Там для заданої осадки d наведені наступні гідростатичні характеристики:

Δ - водотонажність в т в морскій воді з γ = 1, 025 т/м³;

V - водотонажність в т в прісній воді з γ = 1, 000 т/м³;

q або ТРС –число тон на 1 см осадки;

МТС –момент, який диферентує на 1 см в тм/см;

LCB (Xc ) –абсциса центра величини в м;

LCF (Xf ) – абсциса центра площі ватерлінії;

KMТ (Zm ) - апліката метацентра в м.

В наш час , дякуючи комп’ютерам, розробляють не «Теоретичне креслення», а «Математичну модель корпусу судна»., яку використовують при виконанні робочих креслень корпусу і виготовлені деталей та секцій при будівництві суден. А також при ремонті. З допомогою математичної моделі виконують всі необхідні розрахунки. При бажанні після відповідної команди принтер може вирисувати «Теоретичне креслення судна».

Окрім теоретичного креслення уявлення про форму корпусу судна дають співвідношення головних розмірів і коефіцієнти повноти .

Основні співвідношення головних розмірів: L/B, B/d, D/d, L/D.

В сучасних водотонажних суден співвідношення L/B змінюється від 3 до 10.Для буксирів та криголамів це співвідношення менше, для контейнеровозів, військових кораблів - більше.

Співвідношення B/d змінюється від 2 до 5.Чим більше це число, тим остійність судна краща.

Співвідношення L/D впливає на загальну міцність судна – чим воно менше, тим судно міцніше.

Коефіцієнт загальної повноти

δ = V/L·B·d.

де V – об’єм підводної частини корпусу.

Чим більший цей коефіцієнт, тим судно тихохідніше. Для плавучих доків δ =1, для танкерів, балкарів - δ = 0,8 - 0,85.

Коефіцієнт повноти площі ватерлінії

ά = S/LB.

де S – площа КВЛ.

Чим більший цей коефіцієнт, тим судно тихохідніше. Для плавучих доків ά =1, для танкерів, балкарів - ά = 0,85 - 0,90.

Приклад 2.1

Обчислити коефіцієнт повноти площі ватерлінії та коефіцієнт загальної повноти суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” при осадці d = 7,2м.

Головні розміри судна (див. Додаток А):

довжина між перпендикулярами L =112,29 м;

ширина судна B = 15,9 м.

Згідно «Гідростатичних характеристик» судна при осадці d = 7,2 м:

число тон на 1 см осадки q =17,65 т /см|;

об’єм підводної часини V=10955м³.

Число тон на 1 см осадки q =0,01 γ S = 0,01025 S,

де S – площа ватерлінії в м²

Коефіцієнт повноти площі ватерлінії

α =

Коефіцієнт загальної повноти

δ =

Плавучість суден

Основні положення

Плавучість– це здатність судна плавати в заданому положенні відносно поверхні води.

Судно плаває на воді згідно закону Архімеда – основного закону гідро та аеростатики : «Тіло,занурене в рідину або газ, втрачає в своїй вазі стільки, скільки важить витіснена ним рідина або газ».

Положення судна відносно води називають посадкою.

Посадка судна характеризується трьома параметрами:

cередньою осадкою d_ср ;

креном Θº;

диферентом t в м..

За звичай середня осадка визначається по маркам заглиблення на міделі судна.

Якщо середню осадку необхідно визначити відносно точно, то можна скористатися формулою (її називають 6 на 8 або японською)

d_ср = ,

де d_н ,dср і d_к - осадка судна носом, на міделі і кормою.

Якщо судно має значний диферент, то необхідно для d_н і d_к , які заміряні безпосередньо по маркам заглиблення, ввести поправки, Порядок визначення поправок повинен бути приведений в «Інформації про остійність судна для капітана».

Розрахункова середня осадка судна

d_{ср р} = d_ср – δ,

де δ – товщина горизонтального кіля.

Крен, за звичай, повинен дорівнювати нулю. Якщо з якихось причин крен не дорівнює нулю, то він визначається кренометром.

Якщо є заміри осадок на міделі з правого і лівого бортів, то крен судна

Θº = º,

де В – ширина судна.

Цією формулою можна скористатися для визначення осадки судна по одному з бортів, коли відомі крен і осадка по другому борту.

.

Диферент судна

t =dн - dк.

На судно, що плаває на спокійній воді, діють сили:

- тяжіння (ваги всіх складових маси судна):

- підтримки (гідростатичний тиск забортної води на підводну частину судна);

- упору рушія (сила, яка штовхає судно);

- опору руху судна.

Дві з цих сил (тяжіння і підтримки) – вертикальні. Сила упору рушія і сила опору руху судна – горизонтальні. Сила опору руху судна – це горизонтальна складова рівнодіючої гідродинамічного тиску на корпус судна, який виникає при русі судна.

В розрахунках вважається, що швидкість судна така, що вертикальна складова рівнодіючої гідродинамічного тиску на корпус судна незначна і її не враховують

Також вважається, що судно жорстке недеформоване тіло.

Рисунок 2.2 – Схема сил, що діють на судно

Три сили (тяжіння, підтримки і опору руху) тим або іншим чином розподілені по всьому судну. При розрахунках вони приводяться до рівнодіючих зі своїми координатами.

В документації іноземних суден координату по довжині відраховують від кормового перпендикуляра, який проходить по осі баллєра руля.

Центр сил тяжіння називається центром мас судна і позначається буквою G (gravity).

Координати центра мас позначаються :

в російській і українській документації – x_g, y_g, z_g;

в документації англійською мовою – LCG, TCG, KG.

Центр сил підтримки називається центром величини судна і позначається буквою С. В іноземних «Інформаціях про остійність» центр величини позначається буквою В (buoyancy). Центр сил підтримки знаходиться в центрі підводного об’єму судна.

Координати центра величини позначаються:

в російській і українській документації – x_с, y_с, z_с ;

в англійській документації – LCB, TCB, VCB.

Силу упору рушія частіше всього позначають буквою Р, силу опору руху судна – буквою R.

Умова рівноваги судна в вертикальній площині

Δ = γV (закон Архімеда),

де Δ – маса судна;

γ – густина води в т/м³;

V – об’єм підводної частини судна.

Додатково x_g = x_c, y_g = y_c .

Умова рівноваги судна в горизонтальній площині

Р = R.