Применяемые термины.

Что такое ПЛАВУЧЕСТЬ СУДНА

Координатные оси и посадка судна.В теории корабля в зависимости от характера решаемых задач принимают различные системы координат. В статике используют систему координат с началом в точке пересечения трех взаимно-перепендикулярных плоскостей: диаметральной (ДП), плоскости мидель-шпангоута (пл. ) и основной (ОП) ( Рис.1)

Рис.1.1

Каждая из этих плоскостей определяется своим положением в пространстве и привязкой к корпусу судна. Так диаметральная плоскость (ДП) – это вертикальная продольная плоскость, проходящая через середину ширины корпуса судна; плоскость мидель-шпангоута (пл.мш) – поперечная вертикальная плоскость, проходящая через середину длины корпуса судна; в отличие от двух предыдущих, основная плоскость (ОП) не является секущей. Это горизонтальная (параллельная поверхности воды) плоскость, проходящая через нижнюю точку теоретической поверхности корпуса судна без выступающих частей. Теоретической поверхностью корпуса называется поверхность, совпадающая с внутренней стороной обшивки, покрытий, (настилов.). Все остальные горизонтальные плоскости, пересекающие поверхность корпуса судна называются плоскостями ватерлиний. Линия пересечения ОП и ДП – ось ОХ– направлена в нос судна; линия пересечения ОП и пл.мш – ось ОУ направлена на правый борт; ось ОZ направлена вверх и представляет собой линию пересечения ДП и пл.мш

Применяемые термины.

Абцисса – расстояние, измеряемое в направлении оси Х от координатной плоскости YOZ. На судне это расстояние измеряется от плоскости миделя до данной точки вдоль судна – по перпендикуляру к4 плоскости миделя.

Апликата – расстояние, измеряемое в направленииоси Z от координатной плоскости ХОУ. На судне это расстояние измеряется по высоте судна от основной плоскости до данной точки по перпендикуляру к основной плоскости.

Ордината – Y – расстояние по перпендикуляру от плоскости координат XOZ. На судне измеряется в поперечном направлении от диаметральной плоскости по перпендикуляру к этой плоскости.

Осадка – расстояние от основной плоскости до уровня спокойной (тихой) воды Различаются : осадка носом Т - измеряется на носовом перпендикуляре, осадка кормой Т - на кормовом перпендикуляре, осадка средняя Т - на миделе. Перечисленные осадки являются теоретическими. Практические осадки, называемые иногда углублениями, больше теоретических: у плоскодонных стальных судов – на толщину горизонтального кидя.

Киль горизонтальный –утолщенный лист наружной обшивки днища, идущий вдоль судна. Середина его ширины находится в диаметральной плоскости судна.

Посадкой судна называется его положение относительно поверхности воды и полностью определяется тремя независимыми величинами: средней осадкой –Тср, углом крена и углом дифферента

Средняя осадка определяется погружением судна по оси Z (апликата точки пересечения плоскости ватерлинии с осью Z).

Угол крена – угол поворота корпуса относительно оси OX.

Угол дифферента – угол поворота корпуса относительно оси OY.

Положительными направлениями отсчета углов считаются дифферент на нос и крен на правый борт.

В судостроении используется специфическая терминология. Так, если угол крена

=0, то говорят, что «судно сидит (а не плавает) прямо»; если угол дифферента =0 – «судно сидит на ровный киль». Как правило, нормальной в эксплуатации, а следовательно, и расчетной является посадка, при которой углы крена и дифферента равны нулю, т.е. когда «судно сидит прямо и на ровный киль».

Главные размерения судна и их соотношения.Основные габаритные размеры корпуса принято называть главными размерениями. Это – длина судна – L; ширина – В (ширина судна расчетная, измеряемая на уровне КВЛ в наиболее широком ее месте между внутренними поверхностями наружной обшивки); высота борта – Н (измеряемая в плоскости мидель-шпангоута по вертикали у борта от основной плоскости до линии пересечения внутренней поверхности бортовой обшивки с нижней поверхностью палубного настила верхней водонепроницаемой палубы.); осадка – Т( измеряемая в плоскости мидель-шпангоута по вертикали от основной плоскости до уровня КВЛ). Первые три неизменны и относятся к геометрическим характеристикам корпуса в целом, последняя – может изменяться в широких пределах и определяет погруженный (подводный) объем судна. Обычно, когда говорят о главных размерениях судна, то принимают осадку по расчетную, или конструктивную ватерлинию, соответствующую проектной загрузке судна. Длина судна тоже должна быть конкретизирована.. Различают длину между перпендикулярами (измеряется в диаметральной плоскости судна между перпендикуляром к основной плоскости, проведенным через точку пересечения грузовой ватерлинии с передней кромкой форштевня (носовой перпендикуляр) и осью баллера руля ( кормовой перпендикуляр), по КВЛ ,Lквл, максимальную Lmax. Первые две близки между собой, последняя является габаритной. При изучении мореходных качеств судна, строго говоря , следует оперировать с длиной по ватерлинии, однако часто вместо нее принимают однозначно определенную величину – длину между перепендикулярами .

Все перечисленные главные размерения носят названи расчетных, или теоретических, так как они не учитывают толщины наружной обшивки корпуса. Теоретические главные размерения используются в различных расчетах для суждения о качествах судна, определяемых его геометрической формой.

Для общей характеристики формы корпуса используются соотношения главных размерений. Основные соотношени главных размерений следующие: L/B; B/T;L/T; H/T; L/H.

- Отношение L/B – относительная длина , определяющее в значительной степени ходовые качества судна: чем оно больше, тем быстроходнее судно. У современных водоизмещаюших судов эта величина колеблется в диапазоне L/B= 3-10 Нижний предел характерен для некоторых буксирных судов, верхний присущ высокоскоростным военным кораблям.

- Отношение B/T – в основном влияет на остойчивость и качку. Чем оно больше, тем лучше с точки зрения остойчивости, хотя качка при этом делается более порывистой. Для современных морских судов B/T = 2 – 5.

- Отношение L/T – влияет на управляемость:его увеличение повышает устойчивость на курсе и ухудшает поворотливость.

- Отношение H/T определяет остойчивость на больших углах наклонения и непотопляемость судна. Рост этого отношения благоприятно влияет на оба этих качества.

- Отношение L/H влияет на прочность корпуса, чем выше это отношение, тем сложнее обеспечить общую прочность судна.

-

Безразмерные коэффициенты полноты.

Кроме указанных выше соотношений главных размерений для характеристики формы подводной части корпуса судна используются безразмерные коэффициенты полноты, с помощью которых можно дать более точное описание формы корпуса судна по сравнению с такими определениями как «широкий» или «узкий», «полный» или «заостренный»

Основных, независимых коэффициентов полноты три. Это коэффициент общей полноты

= V/LBT, ( 1.1 )

где V – объем подводной части корпуса или объемное водоизмещение.

Коэффициент полноты площади ватерлинии

:

=S/LB, ( 1.2 )

где S- площадь КВЛ.

Коэффициент полноты площади мидель-шпангоута

= /BT , ( 1.3 )

где – площадь сечения мидельшпангоута ниже ватерлинии.

Все коэффициенты полноты – это отношения площадей (объема) соответствующих элементов к площадям (объему) описанных прямоугольников (параллелепипедов). Все эти коэффициенты меньше единицы. Их численные значения для морских судов лежат в пределах =0,7-0,85; = 0,75-0,98; = 0,35-0,85.

В некоторых расчетах теории судна удобнее пользоваться производными от основных, дополнительными коэффициентами продольной = / и вертикальной = / полноты

Общее представление о форме корпуса.Соотношения главных размерений и коэффициенты полноты не могут дать точного представления о форме корпуса судна: при одних и тех же значениях главных размерений, их соотношений и коэффициентов полноты можно получить сколь угодно много отличных друг от друга форм корпуса.

Корпус судна представляет собой удлиненное тело, которому обычно придается удобообтекаемая форма с целью уменьшения сопротивления воды и воздуха его движению. Наружная поверхность судна обычно задается графически теоретическим чертежем , который дает точное и исчерпывающее представление о форме корпуса судна (Рис.1.2),

Рис.1.2

и необходим при проектировании судна для расчетов плавучести, остойчивости, непотопляемости, разработки чертежей общего расположения судна и конструктивных чертежей корпуса. Случаи задания поверхности корпуса судна аналитическими зависимостями носят единичный характер и весьма редки. Примером такого исключительного явления являлись русские подводные лодки типа «Барс», спроектированные И.Г.Бубновым.

На теоретическом чертеже стального судна изображают теоретическую поверхность корпуса без наружной обшивки, (для деревянных судов - с обшивкой) толщина которой мала по сравнению с размерами судна, в проекциях на три взаимно перпендикулярные координатные плоскости: ДП, плоскость мидель-шпангоута и ОП. Эти проекции называют соответственно "Боком", "Корпусом" и "Полуширотой".

Метод изображения корпуса судна на теоретическом чертеже заключается в вычерчивании совокупности сечений его поверхности рядом плоскостей, параллельных указанным трем плоскостям проекций. Сечения теоретической поверхности судна вертикальными плоскостями, параллельными ДП, называют батоксами; сечения вертикальными плоскостями, параллельными плоскости мидель-шпангоута, -теоретическими шпангоутами; сечения горизонтальными плоскостями, параллельными ОП, - ватерлиниями. Каждое сечение проецируется на одну из плоскостей в своем истинном виде, а на две другие плоскости - в виде прямых линий. Например, каждая ватерлиния изображается в своем истинном виде на "Полушироте" и в виде прямых линий на "Корпусе" и "Боку".

Поскольку корпус судна симметричен относительно ДП, на "Полушироте" вычерчивают только половины ватерлиний, а на "Корпусе" - половины шпангоутов; при этом половины носовых шпангоутов изображают справа, а кормовых - слева от следа ДП. Нос судна на "Полушироте" и "Боку" в отечественной практике принято располагать справа.

Все три проекции корпуса судна на теоретическом чертеже представляют одну и ту же поверхность, поэтому координаты всех точек пересечения шпангоутов, ватерлиний и батоксов должны быть согласованы на всех проекциях. Все однотипные сечения обычно проводят на равных расстояниях. Число равноотстоящих от ГВЛ ватерлиний зависит от требуемой точности расчетов теоретических элементов судна. Ватерлинии нумеруют по порядку снизу вверх (ОП рассматривают как нулевую ватерлинию). Выше ГВЛ также проводят несколько ватерлиний, чтобы обеспечить необходимое согласование плавности обводов в надводной части судна. Число равноотстоящих теоретических шпангоутов принимают обычно равным 21, т. е. расчетную длину судна делят на 20 равных частей, именуемых теоретическими шпациями. Теоретические шпангоуты нумеруют по порядку от носа к корме, причем носовому теоретическому шпангоуту ,совпадающему с носовым перпендикуляром присваивают номер 0, мидель-шпангоуту – номер 10 и кормовому шпангоуту, совпадающему с кормовым перпендикуляром – номер 20. Число батоксов принимают равным 2-3 на один борт. Чтобы отразить сложную форму оконечностей судна, вводят, кроме того, половинные шпангоуты, которые получают, например обозначения 1/2, 11\2,……18 1\2 . Масштаб теоретического чертежа выбирают исходя из требуемой точности вычислений и в зависимости от размеров судна . Сечение судна ДП дает представление о палубной и килевой линиях, а также о форме фор- и ахтерштевней. Для морских транспортных судов характерна седловатость (подъем в носу и корме) палубы – это снижает заливаемость оконечностей, особенно при движении на волнении. О форме поперечного сечения палубы и днища, а такжесоединения ихс бортами, можно получить представление по сечению пл.мш. Палуба морских транспортных судов понижается к бортам, т.е. имеет погибь бимсов, что ускоряет стекание с нее воды. Для большинства судов характерны круглоскуловые обводы – переход бортовой ветви шпангоута в днищевую осуществляется плавно