Коэффициент полноты

Форму подводной части корпуса судна характеризуют коэффициенты полноты.

Коэффициент полноты грузовой ватерлинии (ГВЛ) отношение площади грузовой ватерлинии к площади описанного прямоугольника:

где S - площадь ватерлинии

Коэффициент полноты мидель-шпангоута в - отношение погруженной площади мидель шпангоута (А) к площади описанного прямоугольника:

Коэффициент общей полноты д - отношение объема подводной части судна V к объему описанного параллелепипеда:

Коэффициент вертикальной полноты ч - отношение объема подводной части судна к объему цилиндра, площадь основания которого равна площади ватерлинии (S), а высота - осадке судна (Т):

Коэффициент продольной полноты ц - отношение объема подводной части судна к объему цилиндра, площадь основания которого равна площади мидель-шпангоута (А) , а высота - длине судна (L):

Теоретический чертёж

Форму судна наиболее полно определяет теоретический чертёж судна - совокупность проекций сечений поверхности судна на три главные взаимно перпендикулярные плоскости судна.

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 чертёж необходим для расчётов мореходных качеств - плавучести, остойчивости, непотопляемости, постройки корпуса судна, а также в эксплуатации - для определения размеров помещений и расстояний до отверстий в корпусе судна.

ЛЕКЦИЯ №2

Геометрия судового корпуса. Главные размерения. Коэффициенты полноты. Классификация морских судов. Роль и задачи классификационных обществ.

Ограничительные поверхности и плоскости сечений корпуса судна, а также объемы почти невозможно описать математическими функциями. Поэтому для изображения формы корпуса рассекают его системой плоскостей (рис.1, 2).

Рис.1 – Система плоскостей корпуса судна

Геометрическая форма наружной поверхности корпуса судна изображается в виде теоретического чертежа (рис.3).

За плоскости проекций теоретического чертежа принимают следующие:

Основную плоскость (ОП), проходящую через средний прямолинейный участок линии киля

Диаметральную (вертикально-продольную), проходящую вдоль всего судна и условно делящую его на две симметричные части – правый и левый борт. Проекция судна на эту плоскость - бок .

Плоскость грузовой (ГВЛ) или конструктивной (КВЛ) ватерлинии, совпадающую с поверхностью спокойной воды при плавании судна по проектную осадку. Проекция судна на эту плоскость – полуширота .

Плоскость мидель-шпангоута (вертикально-поперечную), проходящую посредине расчетной длины судна и делящую его на две несимметричные части – носовую и кормовую. Проекция судна на эту плоскость - корпус .

Рис.2 - Изображение корпуса судна на теоретическом чертеже:

а - бок, b - корпус, с - полуширота, 1 - корпус носовой оконечности, 2 - диаметральная плоскость, 3 - корпус кормовой оконечности

Сечения судна плоскостями, параллельными плоскостям проекций, образуют три системы главных сечений: шпангоуты, ватерлинии и батоксы.

Рис.3 – Теоретический чертеж корпуса судна

Теоретический чертеж – основа всех судостроительных чертежей, например, положения и контура конструктивных шпангоутов (плазовый чертеж), разверток листов, а также теоретических расчетов судна (например, расчетов остойчивости и дифферента).

Главными геометрическими размерениями судна является его длина L , ширина B , высота борта H и осадка T (см. рис.4).

Длина наибольшая
- расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками носовой и кормовой оконечностей корпуса без выступающих частей.

Длина по конструктивной ватерлинии
- расстояние, измеренное в плоскости конструктивной ватерлинии между точками пересечения ее носовой и кормовой частей с диаметральной плоскостью.

Длина между перпендикулярами
- расстояние, измеренное в плоскости конструктивной ватерлинии между носовым и кормовым перпендикулярами.

Рис.4 – Главные геометрические размерения судна

Длина по любой ватерлинии измеряется, как
.

Длина цилиндрической вставки - длина корпуса судна с постоянным сечением шпангоута.

Ширина наибольшая
- расстояние, измеренное между крайними точками корпуса без учета выступающих частей.

Ширина на мидель-шпангоуте В - расстояние, измеренное на мидель-шпангоуте между теоретическими поверхностями бортов на уровне конструктивной или расчетной ватерлинии.

Высота борта Н - вертикальное расстояние, измеренное на мидель-шпангоуте от горизонтальной плоскости, проходящей через точку пересечения килевой линии с плоскостью мидель-шпангоута, до бортовой линии верхней палубы.

Высота борта до главной палубы
- высота борта до самой верхней сплошной палубы.

Осадка (Т ) - вертикальное расстояние, измеренное в плоскости мидель-шпангоута от основной плоскости конструктивной или расчетной ватерлинии.

Осадка носом и осадка кормой и - измеряются на носовом и кормовом перпендикулярах до любой ватерлинии.

Средняя осадка Т ср - измеряется, от основной плоскости до ватерлинии в середине длины судна.

Носовая и кормовая седловатость h н и h к - плавный подъем палубы от миделя в нос и корму; величина подъема измеряется на носовом и кормовом перпендикулярах.

Погибь бимса h б - разница по высоте между краем и серединой палубы, измеренная в самом широком месте палубы.

Надводный борт F - расстояние, измеренное по вертикали у борта на середине длины судна от верхней кромки палубной линии до верхней кромки соответствующей грузовой марки.

Форма судна в известной мере характеризуется следующими коэффициентами полноты и соотношениями главных размерений (см. рис.5):

Рис.5 – Определение коэффициентов полноты корпуса судна

Коэффициент общей полноты водоизмещения - отношение объема подводной части корпуса к объему прямоугольного параллелепипеда с размерами ребер , , , в который вписывается этот объем (рис.5, а):

.

Коэффициент полноты площади ватерлинии
- отношение площади конструктивной (грузовой) ватерлинии к площади описанного вокруг нее прямоугольника со сторонами и (рис.5, б):

,

Коэффициент полноты площади мидель-шпангоута - отношение погруженной части площади мидель-шпангоута
к площади описанного вокруг него прямоугольника со сторонами и (рис.5, в):

,

Коэффициент вертикальной полноты корпуса - отношение объема подводной части корпуса к объему прямого цилиндра с основанием, ограниченным обводом конструктивной ватерлинии и образующей, равной осадке судна :

.

Коэффициент продольной полноты - отношение объема подводной части корпуса к объему цилиндра, основание которого очерчено обводом мидель-шпангоута, а длина образующих равна длине судна :

.

Основными соотношениями главных размерений являются
,
,
,
,
, а также обратные им соотношения.

Увеличивающийся поток грузов, перевозимых морским путем, стремление к снижению транспортных расходов и к максимальной загрузке имеющихся портов, разнообразие перевозимых грузов, развитие технологии судостроения, а также становящийся все более популярным туризм, - все это привело к тому, что традиционное, действовавшее еще полвека назад деление судов на пассажирские и грузовые сейчас уже не принято.

Суда классифицируются: по АКТ, по району плавания, по типу движителя и двигателя, по характеру движения и, наконец, по назначению. По АКТ различают суда полнонаборные и шельтердечные (рис. 6).

Полнонаборные суда имеют палубу, идущую от кормы до носа, которая одновременно служит палубой надводного борта и палубой переборок, так как до нее доводятся поперечные водонепроницаемые переборки (рис. 6, а). Разновидности полнонаборных судов: трехостровное, колодезное и колодезное с квартердеком. Трехостровное судно (рис. 6, b) имеет три надстройки: в корме (ют), посередине судна (средняя надстройка) у в носу (бак). Этот тип судна был распространен в период между двумя мировыми войнами. Иногда кормовую и среднюю надстройки объединяли в сплошную кормовую надстройку. При этом между кормовой надстройкой и баком образовывался так называемый колодец. Отсюда название «колодезное судно» (рис. 6, с). Объем трюмов ограничивается в корме туннелем гребного вала и формой кормовой оконечности. Для компенсации главную палубу в этом месте иногда приподнимали (рис. 6, d), обычно на половину твиндека, и возник так называемый квартердек.

а - полнонаборное судно 1 - верхняя палуба и палуба переборок; 2 - запас плавучести; 3 - переборки; 4 - твиндек

b - трехостровное судно 1 - ют; 2 - средняя надстройка; 3 - бак; 4 - главная (верхняя палуба)

с -колодезное судно 1 - верхняя палуба; 2 - удлиненный ют; 3 - колодец; 4 - бак

d - колодезное судно с квартердеком 1 - квартердек; 2 - верхняя палуба; 3 - средняя надстройка; 4 - колодец; 5 - бак

е – шельтердечное судно 1 - главная палуба и шельтердек; 2 - обмерный люк; 3 - палуба надводного борта (палуба переборок); 4 - переборки

Рис.6 – Архитектурно-конструктивные типы судов

У полнонаборных судов и их разновидностей запас плавучести определяется объемом корпуса судна между ватерлинией при максимальной осадке и палубой переборок. На рисунке заштрихованная площадь соответствует запасу плавучести полнонаборных судов. Шельтердечные суда (рис. 6, е) обладают значительно меньшим запасом плавучести, чем полнонаборные. Верхняя палуба у шельтердечных судов служит одновременно главной палубой, а палуба переборок (палуба надводного борта) расположена ниже. На верхней палубе находятся надстройки, но они при обмере судна не принимаются во внимание, так как не являются непроницаемыми и сплошными. Эти надстройки показаны на рисунке темными прямоугольниками.

По району плавания различают суда неограниченного плавания, которые иногда называют также судами дальнего плавания или морскими судами, и суда ограниченного плавания (суда прибрежного плавания, суда для плавания в морских бухтах и т. д.

По типу главного двигателя различают суда с паровым двигателем (с поршневой паровой машиной и паровой турбиной); суда с двигателем внутреннего сгорания (с двигателем внутреннего сгорания и с газовой турбиной); суда с атомным двигателем. Это разделение судов по типу двигателя является весьма грубым.

По типу движителя суда с механическим приводом различают: суда с гребными колесами (в наше время почти не встречаются; суда с гребным винтом (винт фиксированного шага и винт регулируемого шага), который может также находиться в насадке; суда со специальным движителем (крыльчатым и водометным).

Другие, менее важные принципы классификации судов - по виду применяемого материала (суда из дерева, легких сплавов, пластмассы, железобетона) и по количеству корпусов (однокорпусные, двухкорпусные – катамараны и трехкорпусные – тримараны).

С развитием судостроения все актуальнее становится классификация судов по принципу движения на воде . Различают водоизмещающие суда (к ним относится подавляющее большинство морских судов) и суда, которые поддерживаются при движении динамической силой (суда на подводных крыльях и суда на воздушной подушке).

С точки зрения эксплуатации наиболее важным является деление судов по назначению, поскольку в последнее время быстро развивается специализация судов.

По назначению различают пассажирские суда, в том числе: линейные пассажирские лайнеры, круизные и каботажные пассажирские суда (для экскурсий и круизов) и грузовые суда, в том числе универсальные для генеральных грузов, контейнеровозы, накатные суда (суда с горизонтальной грузообработкой), баржевозы, для перевозки массовых грузов, танкеры, рефрижераторные и прочие суда для перевозки специальных грузов (например, для перевозки леса, машин, сверхтяжелых грузов и т.д.).

Грузовые суда можно подразделять также по виду их эксплуатации: на линейные суда, которые курсируют между портами по расписанию, и суда нерегулярного плавания (трампы), которые ходят в зависимости от накопления партии груза.

Следует еще назвать рыболовные суда (рыболовные исследовательские, промысловые, перерабатывающие суда-фабрики и транспортные для рыбы и рыбопродуктов), а также специальные и вспомогательные суда (для гидрографических и океанологических исследований, кабельные, буксиры, ледоколы, пожарные, спасательные и др.).

Морское судоходство - перевозка людей и грузов морем - издавна связано с определенным риском. Не всегда судно было в состоянии противостоять морской стихии. И в наше время случаются не только повреждения, но и гибель судов из-за неудовлетворительных прочности, остойчивости, надежности оборудования и оснащения судна, неправильного размещения груза, ошибок в судовождении, а также вследствие пожаров, столкновений и посадок на мели. Поэтому повышение безопасности плавания судов всегда было серьезной задачей. В XVIII-ом столетии возникли первые национальные классификационные общества, которые распределили морские суда того времени - парусные - на соответствующие классы в зависимости от их мореходности. После гибели участвовавшего в гонках за «Голубую ленту» пассажирского лайнера «Титаник» в 1912 г. был проведен ряд международных конференций по безопасности судов и приняты соответствующие конвенции.

После второй мировой войны в рамках ООН была образована Межправительственная морская консультативная организация (ИМКО), в компетенцию которой входит международное сотрудничество по вопросам безопасности в области судостроения и судоходства. Международная конвенция по охране человеческой жизни на море 1960 г. и новое Международное соглашение о грузовых марках 1966 г. признаны почти всеми правительствами судоходных государств и нашли отражение в юридических бюллетенях, правилах и т. д. Наряду с этим существуют и другие национальные правила, которые касаются безопасности судоходства и судов. Соблюдение правил постройки судов, которые содержатся в вышеназванных договорах и соглашениях, контролируется национальными классификационными или другими государственными органами.

Так как безопасность судна зависит главным образом от его прочности, остойчивости, надежности оборудования и оснащения, страховые общества при заключении договора определяют характеристики и состояние судна. Для того чтобы не ошибиться, страховые общества в прошлом держали на службе собственных экспертов, которые должны были судить о техническом состоянии судов. Возникшие позже объединения экспертов разделили все суда на классы в зависимости от их мореходности и присвоили каждому классу определенный знак. Первый печатный перечень, в котором определенными символами были обозначены характеристики судов, появился в 1764 г. в Англии - он был издан Регистром Ллойда. Это классификационное общество возникло в 1760 г. и наряду с французским Бюро Веритас, основанным в 1828 г., является старейшим. Все страны с развитым судоходством имеют собственные национальные классификационные организации, которые на основе опыта постройки и эксплуатации судов издают Правила их классификации, постройки и обеспечения безопасности судов.

Основные задачи классификационных обществ:

Разработка и издание Правил;

Проверка классификационной документации (чертежей) на новых и переоборудованных судах;

Приемка судов на верфях и надзор за постройкой новых судов, а также за ремонтом и переоборудованием старых;

Классификация и классификационные (ревизионные) осмотры судов, находящихся в эксплуатации;

Регистрация судов в судовом Регистре.

Издание Правил необходимо для того, чтобы информировать пароходства, проектные бюро и судостроительные верфи об условиях классификации. В них содержатся требования к материалам, размеры и условия изготовления деталей корпуса судна, правила монтажа механических и электрических установок, технология выполнения сварки и клепки, правила по оборудованию и оснащению, обеспечению необходимой остойчивости и защиты от пожаров. Кроме того, издаются Правила для особых типов судов и установок (танкеров, рудовозов и судов для массовых грузов, яхт, трюмных холодильных установок и т. д.). Существуют Правила, которые относятся к безопасности эксплуатации и движения судов, такие как Правила по обеспечению непотопляемости, Правила содержания радио-, теле- и навигационных установок, Предписания или рекомендации по размещению грузов - зерна, руды и т. д. Объем правил, публикуемых классификационными организациями, зависит от возложенных на них задач и данных им прав.

При проведении надзора за постройкой на верфи и классификации судов классификационные органы исходят из соответствующей документации. В документах (чертежах, расчетах, описаниях) должны содержаться все данные, которые необходимы для оценки прочности и надежности судна в целом или отдельных установок и частей оборудования. Постройку новых и переоборудуемых старых судов можно производить только после утверждения всей необходимой для этого документации.

При классификации судна исходят из того, что его корпус, установки, оборудование и устройства должны соответствовать требованиям, имеющим юридическую силу. Класс присваивается судну на несколько лет, если оно находится в удовлетворительном состоянии. На судне проводятся регулярные классификационные осмотры - ревизии. Обычно суда осматриваются раз в год на плаву с целью подтверждения класса и каждые 3-5 лет в доке для обновления класса. От этого правила бывают отклонения: суда с более сильным износом и старые, которые уже не имеют наивысшего класса, осматриваются через более короткие промежутки времени. Пассажирские суда раз в год, а грузовые и прочие морские суда один раз между двумя осмотрами по обновлению класса подвергаются осмотру днища в доке. Наряду с этими регулярными ревизиями проводятся также особые ревизии после аварии, пожара или другого повреждения судна.

Классификация судна подтверждается:

Присвоением ему класса;

Составлением аттестата класса судна (сертификата) и других документов, а также передачей их владельцу судна (судовладельцу, капитану).

Список судов, которым присвоен класс Регистра, ежегодно публикуется классификационными обществами.

С ростом интенсивности судоходства увеличилось также количество морских катастроф, в результате которых гибнут люди и большие материальные ценности. К причинам многих несчастных случаев следует отнести неудовлетворительное состояние предохранительных устройств, недостаточную прочность и неполноценное оборудование судов, а также слабую профессиональную подготовку членов экипажей. Поэтому морские страны договорились о минимальных требованиях, которые должны предъявляться к судам в отношении их безопасности. Первое соглашение 1914 года было в 1929 г. заменено Лондонской конвенцией об охране человеческой жизни на море (СОЛАС 1929), которая в 1948 и в 1960 гг. переиздавалась. Новые изменения были разработаны конференцией, проведенной в 1972 г. СОЛАС содержит требования, которые обязательны для всех судов (за исключением военных) государств - участников договора.

Эти требования в основном касаются:

Текущих осмотров и проверок судов, включая машинные установки, устройства и оборудование, а также составления свидетельств о безопасности;

Конструкции судна в отношении разделения корпуса пассажирских судов переборками и остойчивости поврежденных судов;

Выполнения и установки переборок пиков и машинного отделения, туннеля гребного вала, двойного дна;

Закрытия отверстий в водонепроницаемых переборках и в наружной обшивке ниже предельной осадки;

Водоотливных систем на пассажирских судах;

Документации по остойчивости для пассажирских и грузовых судов, а также планов обеспечения безопасности при поступлении воды для машин и электрических установок;

Противопожарной защиты, обнаружения и тушения пожаров на пассажирских и грузовых судах, а также общих мероприятий по борьбе с пожарами;

Оборудования пассажирских и грузовых судов спасательными средствами;

Оборудования судов телеграфными и радиотелефонными установками.

Различают конструктивные, расчетные, наибольшие и габаритные размерения корпуса судна. К конструктивным размерениям, под которыми понимают главные размерения, относятся:

Н - носовой перпендикуляр, К - кормовой перпендикуляр, L - длина судна, В - ширина судна, Н - высота борта, F - высота надводного борта, d - осадка.

- длина судна (L) - расстояние по КВЛ между крайними точками пересечения ее с ДП. –

ширина судна (В) - наибольшая ширина КВЛ.

- высота борта (Н) - расстояние, измеряемое в плоскости мидель-шпангоута от основной плоскости до линии палубы у борта.

- осадка судна (d) - расстояние между плоскостями KBЛ и основной, измеряемое в сечении, где пересекаются плоскости мидель-шпангоута и диаметральная.

Размерения, соответствующие погружению судна по расчетную ватерлинию, называются расчетными . Наибольшие размерения соответствуют максимальным размерам корпуса без выступающих частей (штевней, наружной обшивки и т.д.). А габаритные размерения соответствуют максимальным размерам корпуса с учетом выступающих частей.

Форма корпуса определяется соотношениями главных размерений и коэффициентами полноты. Наиболее важными характеристиками являются отношения:

L/B - значительной степени определяющее ходкость судна: чем больше скорость судна, тем больше это отношение;

В/d - характеризующее остойчивость и ходкость судна;

Н/d - определяющее остойчивость и непотопляемость судна;

L/H - от которого в известной степени зависит прочность корпуса судна.

Для характеристики формы обводов корпуса различных судов служат так называемые коэффициенты полноты . Они не дают полное представления о форме корпуса, но позволяют численно оценить главные ее особенности. Основными безразмерными коэффициентами полноты формы подводного объема корпуса судна являются:

- коэффициент полноты водоизмещения (общей полноты) δ - это отношение погруженного в воду объема корпуса, называемого объемным водоизмещением V , к объему параллелепипеда со сторонами L, B, d:

Коэффициент полноты площади мидель-шпангоутаβ - отношение площади мидель-шпангоута ω Ф к площади прямоугольника со сторонами В, d;

Коэффициент вертикальной полноты χ - отношение объемного водоизмещения V к объему призмы, основанием которой служит площадь ватерлинии S , а высотой - осадка судна d:

χ = V/(S×d)=δ/α

Приведенные выше коэффициенты полноты обычно определяются для судна, сидящего по грузовую ватерлинию. Однако они могут быть отнесены также и к другим осадкам, причем входящие в них линейные размеры, площади и объемы берут в этом случае для действующей ватерлинии судна.

Судовая архитектура.

Судовой архитектурой называется общее расположение элементов корпуса, оборудования, устройств, планировка судовых помещений, которые должны быть выполнены наиболее рационально, с соблюдением требований безопасности.

Главными архитектурными элементами всякого судна являются: корпус судна с его палубами, платформами, прочными поперечными и продольными переборками, надстройками и рубками.

Палубой называется сплошное перекрытие на судне, идущее в горизонтальном направлении. Палуба, идущая не по всей длине или ширине судна, а только на ее части, называется платформой. Внутреннее пространство корпуса по высоте разделяется палубами и платформами на межпалубное пространство, которые называются твиндеками (минимальная высота 2.25м).

Верхней палубой (или расчетной) называется палуба, составляющая верхний пояс поперечного сечения прочной части корпуса судна. Название остальных палуб дается от верхней палубы, считая вниз, в зависимости от их местоположения (вторая, третья и т.д.). Палуба идущая над днищем на протяжении некоторой части длины судна и конструктивно связанное с ним, называется вторым дном. Палубы расположенные вверх от верхней палубы, носят названия в соответствии с назначением (прогулочная, шлюпочная и т.д.), палуба над рулевой рубкой называется верхний мостик.

По длине корпус судна разделяется прочными поперечными водонепроницаемыми переборками, образующими водонепроницаемые помещения, которые называются отсеками.

Помещения расположенные над вторым дном, и предназначенные для размещения в них сухих грузов, называются трюмами.

Отсеки в которых расположены главные силовые установки называются машинным отделением .

Всякая емкость, образованная конструкциями корпуса и предназначен-ная для размещения в ней жидких грузов, называется цистерной . Емкость для жидких грузов, размещенная вне второго дна, называется диптанком.

Танками называются отсеки на наливных судах, предназначенные для перевозки жидких грузов.

Некоторые отсеки имеют специальные наименования:

· Концевой – первый отсек от форштевня называется форпик , а первая поперечная водонепроницаемая переборка называется форпиковой или таранной.

· Концевой – последний отсек перед ахтерпиком, называется ахтерпиком , а переборка называется ахтерпиковой.

· Узкие отсеки, отделяющие цистерны от других помещений, называются коффердамами . Они должны быть пустыми, хорошо вентилируемые и удобны для осмотра образующих их переборок.

Для разделения корпуса судна по ширине в некоторых случаях ставят прочные водонепроницаемые продольные переборки.

Выгородками на судах называются всякие легкие водонепроницаемые переборки, разделяющие помещения.

Шахтами – называются отсеки, ограниченные вертикальными переборками, проходящие через несколько палуб, и не имеющих горизонтальных перекрытий.

Надстройкой называется закрытое сооружение на верхней палубе, простирающееся от одного борта до другого, и не доходящее до борта на расстояние, не превышающее 0.04 ширины судна. Пространство на верхней палубе от форштевня до носовой переборки носовой надстройки называется баком. Пространство на верхней палубе от кормовой переборки кормовой надстройки до ахтерштевня называется ютом. Пространство на верхней палубе между носовой и кормовой надстройками называется шкафутом .

Рубкой называется всякого рода закрытое помещение на верхней или выше лежащих палубах надстроек, продольные наружные переборки которого не доходят до бортов основного корпуса на расстояние более 0.04 ширины корпуса судна.

Мостиком называется узкая поперечная платформа, идущая поперек судна с одного борта до другого. Часть мостика, выступающая за наружные продольные переборки, расположенной под ним рубки, называется крылом мостика.

Фальшбортом называется сплошное ограждение открытой палубы, выполненное из листового материала. На верхней торцевой кромке фальшборт отделан горизонтальной полосой, называемой планширем . Обшивка фальшборта подкрепляется к корпусу косыми стойками, которые называются контрфорсами. По длине фальшборта делают отверстия для быстрого стока воды, попавшей на палубу, которые называются штормовыми портиками . Пространство у фальшборта идущее вдоль борта на верхней палубе по всему периметру, служащее для стока воды называется ватервейсным желобом (ватервейсом ). Отверстие с трубкой служащее для стока воды с ватервейсного желоба называется шпигатом.

Рангоутом называются круглые деревянные или стальные трубчатые части вооружения судов, расположенных на открытой палубе и предназначены для несение сигналов, конструкций приборов связи, служащих опорами для грузовых устройств. К рангоуту относятся мачты, стеньги, стрелы, реи, гафели и т.п.

Такелаж – наименование всех тросов, составляющих вооружение отдельных мачт. Такелаж служит для удержания и постоянного раскрепления рангоута в надлежащем положении называется стоячим такелажем. Весь остальной такелаж, который может передвигаться по блокам называется бегучим.

Основными, или главными, геометрическими размерениями судна являются длина L, ширина В, высота борта Н, высота надводного борта F, осадка Т и габаритная высота судна с надстройками h, (рисунок 5). Соотношение этих размерений характеризует форму судна и его основные качества.

Рисунок 5 - Теоретические и габаритные размерения судна

Различают следующие главные размерения:

а) теоретические (расчетные), измеряемые по теоретическому чертежу без учета толщины наружной обшивки корпуса;

б) практические (конструктивные), измеряемые с учетом толщины обшивки;

в) габаритные (наибольшие), измеряемые между крайними несъемными выступающими частями судна.

Длина судна L измеряется в DП между перпендикулярами по ГВЛ, а при наличии крейсерской кормы - между носовым перпендикуляром и кормовым, проведенным по оси вращения руля. Различают наибольшую длину судна L max как наибольшее расстояние в диаметральной плоскости. Ширина судна В измеряется по грузовой ватерлинии в наиболее широком месте. Габаритная ширина В max измеряется в плоскости миделя между несъемными частями (включая привальные брусья).

Осадка судна Т измеряется в плоскости миделя как расстояние от основной плоскости до грузовой ватерлинии. Если судно имеет дифферент, то осадка Т ср измеряется как полусумма осадок в носу Т Н и в корме Т К

Осадку в носу Т Н и в корме Т к в свою очередь измеряют с обоих бортов судна и вычисляют по зависимостям

Осадка наибольшая Т макс. есть габаритный размер по перпендикуляру от ГВЛ до выступающих внешних кромок днищевой обшивки или выступающих частей руля, движителя или их ограждений.

Высота борта Н есть расстояние по вертикали от основной плоскости до верхней линии борта, измеряемое в плоскости миделя. Высота надводного борта F есть расстояние от ГВЛ до верхней линии борта в плоскости миделя. Высота судна h есть габаритный размер от ГВЛ до наиболее высокой точки судна. Этот размер нужно знать при проходе судов под мостами. Для характеристики формы судна и его некоторых качеств большое значение имеют отношения перечисленных выше размеров судна друг к другу.

Отношение L/В влияет на ходкость судна. Чем оно больше, тем судно острее, тем будет меньше сопротивление движению. Чаще всего это отношение находится в пределах 48.

Отношение L/Нвлияет на прочность судна. Чем оно больше, тем больший вес дополнительных материалов нужен для обеспечения желаемой прочности судна. У буксирных судов это отношение находится в пределах 812, у грузовых- достигает 50.

Отношение В/Н влияет на остойчивость судна. С его увеличением начальная остойчивость возрастает.

Отношение В/Т влияет на остойчивость, ходкость и устойчивость на курсе. Чем больше В/Т, тем судно устойчивее; у буксирных судов В/Т = 2 4, у грузовых до 12.

Отношение L/Т влияет на поворотливость судна; чем оно меньше, тем судно более маневренно (исключая водометные суда, где поворотливость обеспечивается выбросом воды через специальные бортовые насадки).

Отношение Н/Т влияет на остойчивость, прочность и вместимость судна. У мотокатеров оно колеблется от 1,2 до 3,6; у грузовых судов - от 1,05 до 1,6.

Для лучшего познания форм судна служат и безразмерные коэффициенты полноты, получаемые от сравнения характерных для судна площадей и объемов с правильными простейшими геометрическими площадями и объемами. Коэффициентами полноты пользуются в начальной стадии проектирования, а также при решении многих практических вопросов для быстрого и приближенного определения некоторых основных элементов судна. Для получения этих коэффициентов принято обозначать площадь ГВЛ через S (она характеризует полноту обводов судна в плане - в горизонтальном сечении); площадь миделя через и (она характеризует полноту обводов судна в поперечном сечении); площадь диаметрали через А (она характеризует полноту обводов судна в продольном сечении); объем подводной части судна через V, что представляет собою объемное водоизмещение, характеризующее общую полноту обводов судна.

Отношения названных площадей и объемов к площадям и объемам геометрически правильных фигур с такими же габаритными размерами называются коэффициентами полноты подводной части судна.

Коэффициент полноты ГВЛ б есть отношение площади грузовой ватерлинии S к площади прямоугольника со сторонами L и B, т.е.

навигационный судно плавучесть грузовместимость

Его значения для речных грузовых судов колеблются от 0,84 до 0,9.

Коэффициент полноты миделя в есть отношение площади мидель-шпангоута и к площади прямоугольника со сторонами В и Т, т.е.

Его значения для речных грузовых судов 0,96 ? 0,99.

Коэффициент полноты диаметрали г есть отношение площади диаметрали А к площади прямоугольника со сторонами L и T, т.е.

Этот коэффициент в расчетной практике встречается редко.

Коэффициент полноты объемного водоизмещения д есть отношение объема судна V к объему параллелепипеда со сторонами L,В и T, т.е.

Его значения колеблются в пределах 0,85 ? 0,90.

Коэффициент продольной полноты водоизмещения ц есть отношение объемного водоизмещения судна V к объему призмы с основанием, равным площади миделя и и высотой L, т.е.

Коэффициент вертикальной полноты водоизмещения ч есть отношение объемного водоизмещения V к объему призмы с основанием, равным площади грузовой ватерлинии S и высотой Т, т.е.

Коэффициент боковой полноты водоизмещения ш есть отношение объемного водоизмещения судна V к объему призмы с основанием, равным площади диаметрали А и высотой В, т.е.

Этот коэффициент в расчетной практике почти не встречается.

Таким образом, коэффициенты полноты б, в, г и д - основные, а ц, ч и ш - производные.

Общее представление о форме наружной поверхности корпуса дает сечение его тремя взаимно перпендикулярными плоскостями (рисунок 5.1).

Вертикальная плоскость, идущая вдоль судна по середине его ширины и разделяющая судно на две симметричные половины (левый и правый борт), называется диаметральной плоскостью (ДП). Поверхность воды в спокойном состоянии, которая пересекает наружную обшивку судна, несущего все полагающиеся по роду его службы грузы, образует плоскость грузовой ватерлинии (ГВЛ). Эта плоскость отделяет подводную часть судна от надводной части. Поперечная плоскость, рассекающая судно по середине его длины, называется плоскостью мидель - шпангоута.

Рисунок 5.1 Расположение основных плоскостей. 1-плоскость мидель-шпангоута; 2- диаметральная плоскость; 3 - плоскость грузовой ватерлинии

Ряд плоскостей, параллельных ДП, образуют на поверхности судна линии батоксов (рисунок 5.2).

Рисунок 5.2 Линии пересечения наружной поверхности судна плоскостями, параллельными основным плоскостям: 1 - батоксы; 2 - форштевень; 3 - ватерлиния; 4 - шпангоуты; 5 - ахтерштевень.

Пересечения наружной обшивки с горизонтальными плоскостями образуют промежуточные ватерлинии, а с вертикально-поперечными - шпангоуты. При совмещении всех перечисленных сечений на одном чертеже получится обычная для судостроителей форма представления поверхности судна - теоретический чертеж (рис.3).

Исчерпывающее представление о форме корпуса судна дает его теоретический чертеж (рисунок 5.3). Он состоит из трех проекций, на каждой из которых изображаются сечения корпуса плоскостями, параллельными рассмотренным выше, -- ДП, пл. МШ и ОП. На теоретическом чертеже представляется теоретическая поверхность корпуса без учета наружной обшивки и выступающих частей.

Рисунок 5.3 Теоретический чертеж судна

Основные габаритные размеры корпуса принято называть главными размерениями. Это L -- длина судна; В -- ширина; Н -- высота борта; Т -- осадка. Первые три неизменны и относятся к геометрическим характеристикам корпуса в целом, последняя -- осадка -- 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 тоже должна быть конкретизирована. Различают длину между перпендикулярами L, по КВЛ Lквл, максимальную Lmах. 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 -- Lхх.

Наиболее крупные современные суда достигают весьма внушительных размеров: их длина может превышать 400 м, ширина 60, а осадка в грузу составлять около 30 м.

Обобщенные характеристики формы. Наряду с теоретическим чертежом представление о форме корпуса судна дают обобщенные безразмерные характеристики -- соотношения главных размерений и коэффициенты полноты. От этих характеристик во многом зависят как мореходные, так и другие качества судна.

Основные соотношения главных размерений следующие: . Отношение, или, как его иногда называют, относительная длина, в значительной степени определяет ходовые качества: чем оно больше, тем относительно быстроходнее судно. У современных водоизмещающих судов эта величина колеблется в диапазоне. Нижний предел характерен для некоторых буксирных судов, верхний присущ высокоскоростным военным кораблям. Естественно, имеют место и исключения, так, например, некоторые спортивные лодки для академической гребли имеют > 25.

Отношение 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.

Отношение - влияет на управляемость: его увеличение повышает устойчивость на курсе и ухудшает поворотливость.

Отношение -определяет остойчивость на больших углах наклонения и непотопляемость судна. Рост благоприятно влияет на оба эти качества.

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

Основных независимых коэффициентов полноты три. Это коэффициент полноты площади ватерлинии

где S- площадь КВЛ;

коэффициент полноты мидель-шпангоута

где - площадь сечения мидель-шпангоута ниже ВЛ

коэффициент общей полноты

где V -- объем подводной части корпуса или объемное водоизмещение.

Как следует из (5.1) - (5.3), все коэффициенты полноты - суть 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: . Меньшие величины характерны для более быстроходных судов; верхние границы отвечают тихоходным судам с очень полными обводами (образованиями).

В некоторых расчетах теории корабля удобнее пользоваться производными от основных, дополнительными коэффициентами продольной ф и вертикальной полноты, физическая интерпретация которых ясна.

Пример 5.1. Некоторые из рассматриваемых теоретических положений и выводов будем иллюстрировать примерами. Большую их часть отнесем к одному судну, которому дадим имя «Инженер». Выбор названия не случаен: во-первых, первоначальный смысл слова инженер -- изобретатель, созидатель, во-вторых, инженер -- это основная движущая сила научно-технического прогресса, плоды которого еще не столь весомы, как хотелось; в-третьих, цель настоящей книги -- внести посильную лепту в превращение студента в квалифицированного инженера.

Итак, задано многоцелевое сухогрузное судно «Инженер», боковой вид которого приведен на рисунок 5.4, а основные характеристики таковы:

L mах = 181 м; V = 28700 м 3 ;

L ++ = 173 м; D = 29400 т;

В = 28,2 м; G = 288000 кН;

Т = 9,5 м; S = 3700 м 2 ;

Н = 15,1 м; щ мш = 261м 2 .

Судно имеет носовой бульб, машинное отделение сдвинуто в корму (промежуточное положение машинного отделения МО). Система набора комбинированная -- верхняя палуба и двойное дно набраны по продольной системе, борта по поперечной

Найдем соотношения главных размерений и коэффициенты полноты судна:

Коэффициент общей полноты по (5.3)

Коэффициент полноты площади ВЛ по (5.1)

Коэффициент полноты мидель-шпангоута по (5.2)

Рисунок 5.4 Судно «Инженер»

Величины коэффициента общей полноты и отношение -- дают основание полагать, что «Инженер» имеет достаточно острые обводы и относится к среднескоростным транспортным судам.

Элементы теоретического чертежа. В расчеты по теории корабля закладываются различные характеристики формы корпуса. К основным элементам теоретического чертежа относят:

• -- объемное водоизмещение V;
• -- координаты центра величины х с, z c ;
• -- площадь ватерлинии S;
• -- абсцисса центра тяжести площади ВЛ х F ;
• -- центральные моменты инерции площади ВЛ I Х и Iу;
• -- коэффициенты полноты б,в,д.

Центром величины называют центр тяжести (центр масс) подводного объема корпуса (объемного водоизмещения).

Строевая по ватерлиниям -- это зависимость площади ватерлинии от осадки, в силу она характеризуем и распределение объема в функции от осадки. Большинство современных транспортных судов имеет плоское днище, в этом случае зависимость S(Т) не исходит из начала координат (рисунок 5.5). Очевидно, что площадь, ограниченная строевой по ВЛ и осью ординат, -- суть объемное водоизмещение при заданной осадке Т. Строевая по ВЛ широко используется при решении задач о приеме и расходовании малого груза.

Грузовой размер представляет собой зависимость водоизмещения от осадки. На этот график, кроме объемного водоизмещения V, определенного по теоретическому чертежу, наносят еще и водоизмещение с учетом обшивки и выступающих частей V i , а также и массовое водоизмещение D (рисунок 5.6). Грузовой размер, в частности, используется при решении задач приема и снятия большого груза.

Рисунок 5.5 Строевая по ватерлиниям

Рисунок 5.6 Грузовой размер

Масштаб Бонжана представляет совокупность зависимостей площадей всех теоретических шпангоутов от их погружения щ(z). Величины указанных площадей определяются: в виде

Строится масштаб Бонжана на трансформированном контуре сечения корпуса диаметральной плоскостью. Трансформация заключается в том, что для удобства использования, линейные масштабы вдоль осей ох и оу выбираются различными (рисунок 5.7). От вертикальных линий, следов соответствующих теоретических шпангоутов откладывают доведенные до высоты верхней палубы значения площадей шпангоутов щ(z).

С помощью масштаба Бонжана можно определить водоизмещение по любую, в том числе и наклонную (для судна, сидящего с дифферентом), ватерлинию. Масштаб Бонжана используется при расчетах непотопляемости, продольного спуска судна, а также для других целей. Строевая по шпангоутам характеризует распределение объемов по длине судна и представляет собой зависимость площади шпангоута от его расположения вдоль оси ох при заданной осадке (рисунок 5.8).

Рисунок 5.7 Масштаб Бонжана

Рисунок 5.8 Строевая по шпангоутам

Строевая по шпангоутам может быть построена с помощью масштаба Бонжана для любой ватерлинии. Очевидно, что площадь, заключенная между строевой и осью ох, суть объемное водоизмещение. Строевая по шпангоутам, в частности, используется при расчете моментов, изгибающих судно.