Общее устройство судов

Чайников К. Н.

Учебник «Общее устройство судов» написан в соответствии с программой одноименного предмета для основных специальностей средних судостроительных учебных заведений. В книге изложены общие сведения о судах, приведена их классификация по различным признакам. Рассмотрены основные качества судов, конструкция корпуса, архитектура. Много внимания уделено судовым системам и устройствам, электрооборудованию судов, судовым приборам. Освещены вопросы организации судостроения и судоремонта, приведены сведения о современных кораблях военно-морского флота и их вооружении.

 

ОТ АВТОРА

Учебники по предмету «Общее устройство судов» для средних судостроительных учебных заведений стали библиографической редкостью, и, естественно, в них не могло найти отражения современное состояние судостроения. Поэтому сейчас при изучении предмета учащимся техникума приходится пользоваться разнообразной периодической литературой, что представляет определенные трудности.

Автор стремился создать учебник по общему устройству судов, отражающий современное состояние судостроения. Для того, чтобы учебником могли пользоваться учащиеся всех специальностей, материал каждой главы изложен в объеме, максимально соответствующем программам предмета.

Современное судостроение должно быть основано на экономических расчетах, научной организации труда, на внедрении автоматизации и механизации. Эти вопросы изложены сверх программы и введены впервые в изучаемый предмет. Кроме того, в книге уделено внимание вопросам эстетики судостроения.

В учебнике освещены также вопросы современного военного кораблестроения на основе материалов, опубликованных в иностранной и отечественной печати.

Конспективность и краткость изложения ряда вопросов объясняется главным образом крайне ограниченным объемом учебника. Понимая, что книга не лишена недостатков, автор просит читателей сообщить свои замечания и пожелания, которые будут приняты с благодарностью. Автор выражает благодарность канд. техн. наук Хохлову П. М. за ряд ценных замечаний по отдельным вопросам, затронутым в учебнике.

Отзывы о книге просим направлять по адресу: Ленинград, Д-65, ул. Гоголя, дом № 8, издательство «Судостроение».

 

ВВЕДЕНИЕ

Человек, избравший своей специальностью судостроение, должен знать судно в целом как сложное инженерное сооружение.

Судостроитель любой специальности должен знать общее устройство судна, чтобы свободно ориентироваться на нем и при выполнении даже самой небольшой работы понимать, что его деятельность оказывает влияние на качество постройки всего судна, создаваемого большим коллективом разносторонних специалистов.

Предмет «Общее устройство судов» носит энциклопедический характер и дает представление о судне в целом, о физических основах, определяющих качества судна, о принятой в судостроении терминологии, классификации судов, их типах, об архитектуре и оборудовании судов, судовых механизмах и приборах, судовой автоматике, об основных экономических вопросах в судостроении, о научной организации труда и технологии судостроения и судоремонте.

При современном уровне развития науки и техники изучение всех вопросов создания судна непосильно для одного специалиста. Поэтому при подготовке специалистов, в том числе и техников-судостроителей, предусматривается разграничение на отдельные специальности: судокорпусостроение, судовые машины и механизмы, электрооборудование судов, судовая автоматика и другие.

Ознакомление с общим устройством судна позволит судостроителю любой специальности и квалификации знать судостроение в целом, а учащемуся- углубленно подойти к изучению предметов своего основного профиля.

Судном называется плавучее сложное инженерное сооружение, предназначаемое для выполнения народнохозяйственных, общественных или специальных задач.

Судно плавает в окружающей среде – воде и воздухе – в соответствии с законами физики, оно представляет собой сложное сооружение из разнообразных конструкций, большого количества машин, механизмов, приспособлений, приборов, аппаратов и т. п., предусмотренных в соответствии с назначением судна.

Инженерным сооружением судно называется потому, что его создание основывается на инженерном методе, т. е. на широком применении передовых научных знаний, прогрессивных достижений техники и технологии производства, на экономическом анализе и учете опыта эксплуатации однотипных судов. Современное судостроение является не искусством, как это было в прошлые времена, а передовой наукой.

Как инженерное сооружение судно должно обладать определенными качествами, обеспечивающими безопасность находящимся на нем людям и сохранность перевозимых грузов, в частности иметь необходимую прочность для плавания при любом состоянии моря и погоды.

В последнее время, когда суда стали предназначаться для выполнения конкретных задач, стало целесообразно разделять их по назначению. Словом судно стали определять плавучее сооружение, служащее только для гражданских целей, а словом корабль – предназначаемое для выполнения военных задач. Таким образом, кораблем можно назвать всякое судно, носящее военно-морской флаг. Современное человечество невозможно представить без тесных культурных, экономических и научных связей между странами мира. Все шире развивается туризм, обмен делегациями и другие контакты с целью улучшения взаимопонимания и упрочения мира между государствами.

Прекращение экономических связей между народами на большинстве стран сказалось бы катастрофически. Товары, производящиеся в изобилии в одной стране, являются дефицитными или отсутствуют в другой. В государствах, не обеспечивающих себя сельскохозяйственными продуктами, возник бы голод, а в государствах с развитой промышленностью остановилось бы производство, так как они не смогли бы сбывать товары, наступила бы массовая безработица. Наоборот, сельскохозяйственные страны не могли бы сбывать свою продукцию – продукты питания, сырье для промышленности и т. п.

Для осуществления экономических и культурных связей с ранней поры развития человечества используются водные пути.

Вода, по меткому выражению академика А. П. Карпинского, является «действительным проводником культуры».

Мировой океан занимает 361 млн. км2 (или 71% из 510 млн. км2 всей поверхности земного шара), а с бассейнами озер и рек водные пространства составляют более двух третей всей площади земного шара. Поверхность суши на земном шаре в 2,5 раза меньше поверхности Мирового океана. Водные пространства представляют собой готовые природные пути сообщения, использование которых создает большие преимущества.

Только морской транспорт перевозит сейчас около 1,5 млрд. т грузов в год. Объем грузооборота в мире увеличивается в среднем на 7% в год. Очевидно, что даже при неизменном темпе роста общий грузооборот удвоится уже к 1980 г.

Но важно и расстояние, на которое перевозятся грузы. Производительность транспорта характеризуется весом перевозимого груза, умноженным на дальность его перевозки, и выражается в тонно-милях. По данным 1960 г., из общего количества в 5,9 триллиона тонно-миль транспортных перевозок всеми видами транспорта на перевозки, выполненные морским флотом, приходится более половины- около 3,2 триллиона тонно-миль. Это можно объяснить технико-экономическими преимуществами морского флота по сравнению с другими видами транспорта.

В перевозках грузов морским флотом основное место занимают межконтинентальные перевозки. В жизни нашей страны морские перевозки играют большую роль. Наш морской флот перевозит такие грузы, как нефтепродукты, лес, руду, уголь и другие. Объем внешних торговых перевозок, выполненных флотом нашей страны за последние 10 лет, возрос в 2,7 раза.

В начале 1970 г. в составе советского морского флота насчитывалось более 6420 судов валовой вместимостью около 14,2 млн. рег. т.

Если сравнить технико-экономические показатели различных транспортных средств по удельным мощностям их механизмов, как это обычно и делают, то увидим следующее: если удельная мощность морского флота находится в пределах 0,2- 0,8 л. с. на 1 г грузоподъемности, то для железнодорожного транспорта она составляет 1,4 л. с, для автомобильного -20 л. с, а для авиационного – свыше 100 л. с. на 1 т груза.

Себестоимость перевозок грузов морским флотом в 1,5 раза ниже себестоимости перевозок грузов железнодорожным транспортом. Автоматизация и механизация управления судном и выполнения трудоемких работ при его эксплуатации позволит сократить команду в 2-3 раза. На современном танкере грузоподъемностью 50-60 тыс. т экипаж составляет 40-45 человек. Грузы, перевозимые танкером, потребуют для перевозки 10-15 большегрузных железнодорожных составов, для обслуживания которых (включая людей, работающих на железной дороге) понадобятся сотни человек.

Непрерывный рост объема перевозок, выполняемых авиацией, вызвал сокращение перевозок пассажиров морскими судами. Стали экономически выгоднее авиационные межконтинентальные перевозки пассажиров. Время нахождения в пути при этом сократилось почти в 3,5 раза, что очень важно.

Но зато стал развиваться другой вид пассажирских перевозок – так называемый круиз: человек путешествует по морским странам и отдыхает в комфортных условиях во время плавания морского пассажирского судна между портами.

Озерный и речной флот выполняет большие перевозки грузов и пассажиров по внутренним путям- в бассейнах озер и рек.

Кроме транспортного флота бурно развивается промысловый флот. Промысловые суда добывают и частично перерабатывают продукцию моря, 82% всего улова в нашей стране дает океаническое рыболовство.

Промысловый флот нашей Родины -самый крупный в мире (в 1969 г. свыше 16 000 судов) и перспективы его развития очень широки.

В недрах Мирового океана содержатся колоссальные сырьевые ресурсы, пока используемые человечеством в среднем не более чем на 5%.Множество различных морских организмов человек мог бы либо употреблять в пищу, либо использовать как сырье для промышленности. Развитие химии и физики сделало возможным использование даже морской воды, из которой стали добывать ценные вещества. Добыча богатства океанских недр производится специальными судами, оборудованными особыми устройствами и приспособлениями.

Морские промыслы необходимо вести на научной основе: разрабатывать и совершенствовать методы добычи сырьевых ресурсов, предотвращать бесцельное уничтожение морских запасов, изучать жизнь организмов, населяющих морские недра, искать новые виды животных и морских организмов, промысел которых может быть полезен человеку и т. д. Эти работы ведут на многочисленных специальных судах – научно-промысловых базах.

Наиболее сложны по конструкции и насыщению корабли военно-морского флота, назначение которых-защита границ своего государства, проходящих по водным пространствам, или выполнение других военных задач.

Берега нашей Родины, омываемые тремя океанами и четырнадцатью морями, имеют протяженность в 47 тыс. км.

Чтобы обеспечить превосходство отечественного флота, наши кораблестроители должны внедрять новые принципы движения кораблей, новейшие виды оружия, широко использовать новые способы получения энергии, средства автоматизации, микрорадиоэлектроники, новые высокопрочные материалы, а также другие научно-технические достижения.

Кроме перечисленных судов и кораблей, существует большое количество судов других назначений, обеспечивающих мореплавание.

На 4667 км протянулась ледовая трасса от Карских ворт до Берингова пролива по северным берегам нашей Родины. Судоходство на этой трассе обеспечивает многочисленный флот ледокольных судов.

Суда гидрографического флота изучают и поддерживают навигационную обстановку в море, обеспечивая нормальное мореплавание.

В течение всего года, в любое время суток многочисленные суда разного назначения несут в морях и океанах свою службу. Ни погода, ни состояние моря не останавливают этого гигантского движения.

 

Глава I. Общие сведения о судах

§ 1. Классификация судов по общим основным признакам

Большое разнообразие типов судов, вызванное различным их назначением и условиями эксплуатации, затрудняет специализацию их проектирования, организацию постройки и ремонта, внедрение стандартизации, планирование перевозок и сравнительные экономические подсчеты. Чтобы устранить эти затруднения, принято все суда и корабли классифицировать по основным признакам. При этом различают суда:

1) по средству движения – самоходные и несамоходные;

2) по способу движения – плавающие над водой (на подводных крыльях, на воздушной подушке); на поверхности воды (водоизмещающие); под водой (подводные корабли и суда);

3) по состоянию корпуса -с жестким корпусом, с эластичным корпусом (транспортные емкости, перевозящие жидкие грузы на буксире, в трюмах и т. п.) и с надувным корпусом;

4) по основному материалу корпуса – стальные, из легких металлических сплавов, пластмассовые, деревянные, железобетонные, из эластичных материалов (нейлон) и композитные;

5) по району плавания – морские (неограниченного и ограниченного района плавания: с удалением от порта-убежища на расстояние до 200 миль, рейдовые(1) и прибрежного плавания), внутреннего плавания (речные и озерные суда(2)) и смешанного плавания (суда, совершающие перевозки между морскими и речными портами без перевалки грузов);

6) по роду главной силовой установки, приводящей судно в движение,- пароходы (с поршневыми или турбинными паровыми установками); теплоходы (с двигателями внутреннего сгорания); электро-турбо-дизелеходы (с электромоторами, вращающими гребной вал); газоходы (с газовыми турбинами) и т. д.(3);

7) по типу движителя – винтовые (водяной или воздушный винт); с крыльчатым движителем, водометный; с гребными колесами; парусные; весельные и т. п.

8) по специальному назначению – гражданские суда и корабли ВМС.

Каждая из этих групп в соответствии с задачами, выполняемыми судами или кораблями, классифицируется самостоятельно.

(1) Рейдом называется водное пространство у берегов, представляющее собой удобную якорную стоянку, защищенную от волн и ветра.

(2) По Правилам Речного Регистра РСФСР суда внутреннего плавания подразделяются на четыре разряда: М – близкие к морским судам прибрежного плавания; О – суда, плавающие в низовьях крупных рек и на водохранилищах; Т – речные суда и Л – речные суда облегченного типа.

(3) Часто говорят неправильно атомоход. Такое название было бы правильным, если бы суда классифицировались по роду топлива, вырабатывающего энергию для движения судна.

 

§ 2. Классификация гражданских судов

Гражданские суда в основном представлены транспортными и промысловыми судами, для обеспечения нормальной эксплуадами, для обеспечения нормальной эксплуатации которых предназначаются суда остальных типов. Эти суда обеспечивают мирные связи между государствами (внешнюю торговлю, деловые и культурные отношения), добычу продукции моря, ее переработку и т. п. В зависимости от основного назначения гражданские суда разделяют на следующие типы:

1) Транспортные суда (в морском флоте их часто называют торговыми), которые в свою очередь подразделяются на пассажирские, предназначаемые для перевозки не менее 12 пассажиров(1) и небольшого количества срочных грузов (багаж, почта и т. п.);

грузовые , предназначаемые для перевозки различных грузов; в зависимости от особенности грузов эти суда разделяются на сухогрузные (генерального груза(2), сыпучего груза, лесовозы, хлопковозы, треллерные и контейнерные), рефрижераторные (для перевозки скоропортящихся грузов) и наливные, или танкеры, перевозящие жидкие грузы наливом;

грузо-пассажирские – для перевозки пассажиров и одновременно груза.

Транспортные суда линейного плавания, совершающие регулярные рейсы между двумя определенными портами (например, Ленинград – Лондон), называются лайнерами. Грузовые суда, перевозящие грузы не на определенных линиях, а в любом направлении (в зависимости от потребности перевозок – бродячие суда), называют трампами;

паромы , самоходные суда, перевозящие различные средства сухопутного транспорта и людей через водные пространства – моря, проливы, озера, реки и т. п.

2) Промысловые суда, добывающие продукцию моря (рыбу, морских животных, водоросли и т. п.), перерабатывающие (в полуфабрикаты или готовую продукцию) и транспортирующие ее на береговые или плавучие базы.

Эти суда подразделяют на

рыболовные , к которым относятся: траулеры – суда, приспособленные для лова рыбы тралами. В зависимости от размеров, района плавания и объема трюмов их разделяют на большие морозильные рыболовные траулеры (БМРТ), суда морского и океанического рыболовства, оборудованные для полной переработки рыбы и хранения готовой продукции; большие рыболовные траулеры (БРТ), разделяющиеся на посольно-свежьевые и морозильные траулеры-рыбозаводы; средние рыболовные траулеры (СРТ), частично обрабатывающие рыбу и сдающие ее в бочках на базы; малые рыболовные траулеры (МРТ) и тралботы (ТБ) – суда, предназначенные для тралового лова донных рыб, раков, креветок и т. п. в прибрежных районах, частичной обработки улова и доставки его в порт или на плавучие базы; сейнеры – суда, приспособленные для лова рыбы кошельковым методом. Эти суда не обладают средствами первичной обработки (охлаждения) улова и механизацией работ. В зависимости от водоизмещения и связанной с этим оснащенности сейнеры также разделяют на большие, средние и малые; рыболовные боты – небольшие моторные суда разнообразного типа, производящие лов рыбы различными орудиями и обеспечивающие прибрежный ставной неводный лов; тунцеловные суда – однопалубные суда, предназначенные для лова рыбы – тунца ярусом и тролами;

китобойные , предназначенные специально для охоты за китами (в носу у них устанавливается гарпунная пушка) и для отбуксирования китовых туш к плавучим заводам;

зверобойные – моторно-парусные суда небольшого водоизмещения, приспособленные для плавания в ледовых условиях к лежбищам морских зверей (моржей, котиков и т. п.), отбоя их и доставки туш на базу;

плавучие базы – суда, которые обслуживают промыслы в удаленных районах: принимают от рыболовных китобойных или зверобойных судов их добычу, окончательно обрабатывают ее в готовую продукцию, хранят ее в рефрижераторных трюмах, а также обеспечивают снабжение и ремонт промысловых судов, медицинское и культурно-бытовое обслуживание их личного состава;

рыбоконсервные заводы – суда, являющиеся одновременно плавучими базами и заводами, вырабатывающими консервы из продукции, добываемой промысловыми судами;

производственные рефрижераторы – суда, принимающие на промысле рыбу-сырец от добывающих судов, замораживающих ее и доставляющие в порт или на другие суда;

транспортные рефрижераторные суда , предназначенные для приема на промысле готовой рыбной продукции и транспортировки ее к береговым базам.

3) Научно-исследовательские суда предназначаются для выполнения разнообразных научно-исследовательских работ в открытых морях и океанах. К ним относятся специально приспособленные и оборудованные надводные и подводные суда, батискафы (глубоководные снаряды, способные передвигаться под водой) и батистаты (снаряды, опускаемые с судна под воду на тросе).

4) Учебные суда служат для плавательной практики и предназначены для лиц, обучающихся в учебных заведениях, готовящих плавсостав. Эти суда оборудованы специальными лабораториями, учебными кабинетами и аудиториями для практического освоения вопросов, связанных с эксплуатацией судов.

5) Специальные суда предназначены для обеспечения нормальной и безаварийной эксплуатации всех судов на водных пространствах. Эти суда могут быть движущимися или стояночными и в зависимости от назначения их подразделяются на

гидрографические, предназначенные для изучения океанов и морей, сбора материалов для составления карт, лоций и извещений мореплавателям об изменениях обстановки на местности и т. п.;

лоцмейстерские , поддерживающие в состоянии эксплуатации навигационные обозначения морских и рейдовых фарватеров;

лоцманские , доставляющие и снимающие лоцманов с судов после проводки их по фарватеру в порт или обратно;

плавучие маяки – суда, имеющие маячные средства (огни, радиосигналы и обозначения), стоящие на якоре и обозначающие вход на фарватер или мелкое место в открытом море;

водолазные боты-суда , оборудованные для обеспечения работ водолазов и подводных гидротехнических работ;

пожарные суда, оборудованные мощными противопожарными и отливными средствами для тушения пожаров на судах и откачки из них воды.

6) Судоремонтные суда (судоремонтные плавучие средства) служат для выполнения всех видов судоремонта. К ним относятся:

плавучие мастерские – самоходные и несамоходные суда, оборудованные средствами для выполнения всех видов судоремонта;

плавучие доки – несамоходные суда, приспособленные для подъема из воды плавающих судов, для их освидетельствования и выполнения работ в подводной части корпуса;

плавучие подъемные краны – самоходные и несамоходные суда, имеющие грузоподъемные устройства.

7) Служебные суда предназначены для выполнения разнообразных работ, связанных с обеспечением эксплуатации основных судов флота. Их можно подразделить на

ледоколы – суда, приспособленные для вскрытия ледяного покрова и плавания во льдах. Назначением их является обеспечение плавания судов в ледяной обстановке;

буксиры – суда, обеспечивающие буксировку несамоходных или больших самоходных судов в узкостях, где эти суда неуправляются;

толкачи – суда, работающие на внутренних путях сообщения для передвижения несамоходных и неуправляемых судов методом их толкания;

посыльные суда – мелкие самоходные суда, предназначенные для доставки на стоящие вдали от берега суда всевозможных предметов снабжения;

разъездные суда – мелкие быстроходные суда, служащие для связи между берегом и судном.

8) Спасательные суда служат для оказания помощи или спасения судов, терпящих бедствия в открытом море.

К этим судам относятся

морские спасатели – суда с высокими мореходными качествами, позволяющими им в любую погоду выйти в открытое море, подойти к аварийному судну и оказать ему помощь;

спасательные базы – суда, которые обслуживают более мелкие суда специального назначения при длительных спасательных работах в открытом море;

спасательные боты – мелкие мореходные суда, специально оборудованные для спасательных работ на месте аварии судна;

судоподъемные понтоны – емкости, предназначенные для подъема затонувших судов.

9) Спортивные суда предназначены для занятий спортом.

10) Суда технического флота служат для выполнения специальных гидротехнических работ (выем или намыв грунта); для обеспечения надлежащего состояния акваторий (территорий) портов и гаваней, каналов и фарватеров; для налива грунта на берег; для создания плотин или поднятия берегов, а также для добычи из-под воды гравия, строительного песка и других материалов. Эти суда подразделяются на

дноуглубительные суда, оборудованные специальными приспособлениями и механизмами для подъема грунта со дна. В зависимости от способа подъема грунта эти суда, в свою очередь подразделяются на землечерпательные или черпаковые, поднимающие грунт при помощи черпаков-ковшей, собранных на замкнутой шарнирной цепи, двигающейся по наклонным направляющим. При опрокидывании черпака над водою грунт попадает в лоток и отводится в стоящее у борта грунтовозное судно;

землесосы или рефулеры, разрыхляющие грунт специальными вращающимися ножами и мощными насосами, засасывают смесь грунта с водою (пульпу) в трубу -сосун. Поднятая пульпа по отводным трубам удаляется за борт на значительные расстояния, намывая берега;

грунтовозы (шаланды) – самоходные суда с открытыми бункерами для грунта и с саморазгружателями (откидными шлюзами в днище);

грунтовозные баржи – несамоходные суда с открытыми бункерами и саморазгружающимися шлюзами;

самоопрокидывающиеся баржи – несамоходные суда, способные самостоятельно создавать крен для разгрузки грунта за борт;

грязевые и фекальные баржи – несамоходные суда, предназначенные для приема, обезвреживания и отвода в район свалки нечистот и отходов от судов, стоящих в портах и гаванях.

(1) Пассажиром называется любое лицо на судне, не состоящее в списках экипажа.

(2) Генеральным грузом называется груз в упаковке – таре (ящики, бочки, мешки и т. п.).

 

§ 3. Классификация кораблей военно-морских сил

Корабли военно-морского флота входят в систему вооруженных сил государств, имеющих границы, проходящие по водным пространствам. Основной задачей военноморских сил является защита интересов своей страны на водных пространствах и поддержка своих сухопутных сил. Появление на кораблях ракетно-ядерного оружия и боевой радиоэлектронной техники резко изменило условия боевых действий на море.

В связи с этим утратилось значение традиционных классов кораблей. На смену им пришли корабли с новыми тактико-техническими данными, способные выполнять разнообразные оперативно-тактические задачи. В зависимости от назначения, (выполняемой задачи) корабли можно подразделить следующим образом.

1) Ударно-боевые корабли ВМС, разделяющиеся на следующие классы:

авианосцы – корабли, являющиеся плавучими аэродромами и ангарами для самолетов и вертолетов или стартовой площадкой для реактивных снарядов. В зависимости от выполняемой задачи и водоизмещения авианосцы подразделяются на следующие подклассы: тяжелые (ударные) авианосцы водоизмещением до 85 000 г, размещающие и обслуживающие до 120 самолетов; легкие авианосцы до 27 000 т водоизмещением, принимающие до 80 самолетов; конвойные авианосцы относительно небольшого водоизмещения (до 10 000 т), несущие до 30 истребителей или вертолетов, предназначенных для противовоздушного и противолодочного конвоя морских караванов;

крейсеры – корабли, предназначенные для защиты своих морских путей, для нанесения ударов по базам и объектам врага, для прикрытия караванов своих судов и десантов на переходе в море, а также для выполнения других оперативных задач. В соответствии с вооружением и броневой защитой крейсеры разделяют на следующие подклассы: тяжелые, легкие и вспомогательные крейсеры;

подводные лодки-корабли , имеющие значительные преимущества перед надводными кораблями: скрытость маневра и внезапность удара по противнику. Основным назначением подводных лодок являются боевые действия на морских путях противника, выполнение заданий всех видов разведки (в том числе и радиолокационного дозора) и обстрел реактивными ракетами любых целей противника.

В соответствии с вооружением подводные лодки подразделяются на ракетоносцы, ракетно-торпедные, торпедные, минно-торпедные и специального назначения – транспортные лодки, лодки радиолокационного дозора и пр.

В зависимости от водоизмещения подводные лодки делятся на подклассы: большие подводные лодки водоизмещением в подводном состоянии до 8200 г, достигающие максимальной скорости хода 25 узл, оборудованные атомной силовой установкой, с неограниченным районом плавания, их подводная автономность достигает 60 суток, глубина погружения – до 450 м средние подводные лодки подводным водоизмещением до 1500 т и скоростью хода 15-20 узл, наконец малые подводные лодки подводного водоизмещения до 550 т. К этому подклассу относятся и карликовые подводные лодки водоизмещением до 3 т, используемые для диверсий в базах противника;

эскадренные миноносцы (эсминцы) – корабли многоцелевого назначения, предназначаемые для нанесения мощного ракетного, торпедного и артиллерийского ударов по кораблям противника, для дозорной и разведывательной служб в море, для охраны крупных кораблей от надводных, воздушных и подводных атак, для постановки минных заграждений, для артиллерийской поддержки сухопутных сил и уничтожения подводных лодок противника.

Водоизмещение эскадренных миноносцев достигает 5000 т при скорости хода до 40 узл и дальности плавания 5000 миль и более;

торпедные катера, которые предназначаются для уничтожения кораблей и плавучих средств противника торпедами. Они разделяются на подклассы: большие торпедные катера, атакующие противника в море, и малые торпедные катера для атак на базы и в прибрежных районах противника, а также для постановки дымовых завес;

катера-ракетоносцы, предназначенные для нанесения удара управляемыми реактивными снарядами (УРС) по всем объектам противника в открытом море;

корабли противовоздушной обороны (ПВО), разделяющиеся на подклассы: корабли ПВО, предназначенные для обороны соединений кораблей от самолетов и реактивных снарядов противника и корабли радиолокационного дозора, служащие для дальнего обнаружения самолетов и реактивных снарядов противника и наведения на них средств истребления (истребительной авиации или реактивных снарядов) или же для того, чтобы скрыть собственные объекты и затруднить действия противника;

корабли противолодочной обороны (ПЛО), предназначенные для охраны своих кораблей от атак подводных лодок и торпедных катеров противника, их обнаружения и уничтожения. В зависимости от водоизмещения, корабли ПЛО делятся на подклассы: большие корабли ПЛО, действующие в открытых морях в значительном удалении от берега, и малые корабли ПЛО, выполняющие задачи в прибрежных районах;

сторожевые корабли (в некоторых иностранных флотах этот класс кораблей называют фрегатами), предназначенные для охраны кораблей в бою, караванов судов, а также при стоянке их на незащищенном рейде от самолетов, торпедных катеров и подводных лодок противника и нанесения дозорной службы. Для дозорной службы и борьбы с подводными лодками в прибрежных районах используют и сторожевые катера; тральщик и – противоминные корабли, предназначенные для борьбы со всеми видами минных заграждений. В некоторых иностранных ВМС их подразделяют на следующие подклассы:

а) эскадренные миноносцы-тральщики и эскадренные тральщики, развивающие большую скорость хода (скорость буксировки 26 узл), обладающие ракетным, артиллерийским и бомбовым вооружением, быстроходными контактными, акустическими и электромагнитными тралами;

б) морские тральщики – корабли узкоспециализированного типа с системами оружия, обеспечивающими обнаружение и уничтожение мин, оказавшихся перед кораблем при его ходе по курсу. Они предназначаются для траления в удаленных от баз районах;

в) базовые тральщики – корабли с конструктивными особенностями, обеспечивающие снижение собственных физических полей. Основное назначение – уничтожение минных заграждений, разведывательное траление и проводка кораблей и судов за тралами в районах баз, прибрежных коммуникаций и фарватеров;

г) рейдовые тральщики – эффективные корабли для разведывательного траления и уничтожения минных заграждений в районах баз и прибрежных фарватеров;

д) катера-тральщики – корабли, вооруженные средствами борьбы с минами всех типов в мелководных прибрежных районах. Кроме перечисленных существует подкласс тральщиков-искателей мин, несущих комплексные системы искателей-уничтожителей, обеспечивающих поиск мин или уничтожение их впереди по курсу корабля, водолазный поиск и поражение всего миноопасного района взрывами;

прорыватели минных заграждений – корабли, тралящие мины своим корпусом (в большинстве случаев для контрольного траления), взрывостойкость их обеспечивается прочными конструкциями, выдерживающими действие взрывной волны; сетевые заградители – для постановки сетевых противолодочных и противоторпедных заграждений на фарватерах, рейдах и в гаванях;

десантные корабли , подразделяющиеся на подклассы: войсковые транспорты; грузовые транспорты; транспортные доки с палубой в корме, над камерой дока, для вертолетов; быстроходные десантные баржи и другие корабли, предназначенные для обеспечения десантных операций;

штабные корабли соединений, предназначенные для размещения командующего с флагманскими специалистами, оборудованные всеми средствами связи для командования кораблями соединений в удаленных районах.

2) Корабли обеспечения, возникшие в соответствии с новой структурой военно-морских сил и изменением системы организации материально-технического обеспечения флота. Береговые военно-морские базы и порты при современных средствах поражения уже не могут рассматриваться как устойчивая система базирования флота. Наиболее жизнедеятельной признается система подвижного базирования. В современных условиях необходимо обеспечить боевому составу флота возможно меньшую зависимость от береговых баз снабжения.

Корабли обеспечения ВМС должны обеспечивать ударно-боевые корабли в открытом море всем необходимым для выполнения ими основных задач. К этим кораблям относятся:

плавучие базы, предназначенные для мобильного (быстро выполняемого) материально-технического обеспечения соединений кораблей оружием и боеприпасами, запасными частями, горючим (в том числе для заправки ядерным топливом и приема отходов), водой, электроэнергией и прочим. В соответствии с назначением соединения различаются четыре вида плавучих баз: а) подводных лодок (атомных и дизель-электрических); б) эскадренных миноносцев; в) противоминных кораблей; г) торпедных катеров;

ремонтные средства, состоящие из плавучих мастерских и плавучих доков, предназначаемые для ремонта вооружения, приборов управления стрельбой, двигателей, механизмов и элементов корпуса, с выполнением докования кораблей в передовых пунктах базирования соединения кораблей;

суда снабжения, обладающие большой скоростью хода, сопровождающие соединения боевых кораблей и снабжающие их на ходу всем необходимым. Они подразделяются на универсальные корабли снабжения, эскадренные танкеры снабжения, эскадренные сухогрузные корабли снабжения и специализированные корабли снабжения (боеприпасами, топливом, продовольствием, запасными частями и прочими средствами материально-технического снабжения и ремонта);

исследовательские корабли и аппараты – для отработки и испытания новой корабельной техники и систем вооружения;

корабли аварийно-спасательного обеспечения, состоящие из спасательных кораблей подводных лодок, надводных спасательных кораблей, противопожарных судов и судоподъемных средств;

специальные корабли – для испытания оружия обеспечения космических систем, такие, как плавучие мишени учебно-тренировачных стрельб по движущимся целям. Мишени подразделяются на буксируемые и самоходные, управляемые по радио. В последнем случае, кроме корабля-мишени, должен быть корабль-водитель, управляющий мишенью по радио;

учебные корабли – для переподготовки и тренировки личного состава кораблей и учебных отрядов при освоении новой техники и новых видов оружия, а также для практики курсантов.

3) Базовые плавучие средства ВМС обслуживают всем необходимым военно-морские базы и корабли флота. К плавучим средвам относятся:

ледоколы и буксиры – для передвижения кораблей во льдах, в узкостях и по закрытой акватории;

баржи самоходные и несамоходные – для различных видов перевозок;

танкеры и водолеи – для снабжения кораблей на рейде топливом и водою;

станции безобмоточного размагничивания (СВР) – для замеров и ликвидации магнитных полей кораблей перед выходом их в море;

плавучие краны – для грузовых операций на кораблях;

блокшкивы-корабли – для хранения боевых средств в удаленном районе, обеспечивающего безопасность береговых баз;

киллекторы – для установки и подъема мертвых якорей;

отопители и прочие – для обогрева в зимнее время кораблей, стоящих на базе в отрыве от берега, и обслуживания личного состава кораблей бытовыми нуждами;

несамоходные плавучие средства – плавучие пристани, швартовные понтоны, кранцы, грязевые шаланды и пр.,

посыльные и разъездные суда и т. п.

 

Глава II. Геометрия судового корпуса и главные измерители судна

§ 4. Форма судового корпуса

Каждому типу судна соответствует особая форма корпуса, зависящая от многих факторов: назначения судна, условий его эксплуатации, скорости хода, качества судна и т. п. Корпуса движущихся судов представляют собой удлиненное тело, ограниченное кривыми поверхностями, создающими обтекаемую форму, уменьшающую сопротивление воды и воздуха его движению. Корпуса таких судов имеют заостренные оконечности и плавные переходы боковых поверхностей в днищевые плоскости. Корпуса стояночных судов пли судов, скорость транспортировки которых не имеет большого значения, наоборот, делают для упрощения технологии постройки, прямоугольными или плоскостной формы с резко выраженными гранями.

Передняя, по направлению движения, оконечность корпуса называется носовой, и по принятым правилам судостроительного черчения на чертежах всегда изображается справа; противоположная оконечность, называемая кормовой, изображается на чертежах слева.

Корма судна имеет более сложную конфигурацию, чем носовая оконечность, так как в кормовой оконечности размещаются различные устройства, обеспечивающие маневренность судна (гребные винты, рули и т. п.), которым необходимо обеспечить наилучшие условия работы.

Для того, чтобы судно, идущее по сильно взволнованной водной поверхности, не зарывалось оконечностями в волну, борта корпуса в носовой оконечности по высоте расширяют (разваливают). Формы обводов современных судовых корпусов созданы в результате долголетней отработки.

Появление опытовых бассейнов позволило обеспечить выбор оптимальной формы корпуса судна на научной основе при использовании метода моделирования.

Форма корпуса всех движущихся судов в поперечном сечении делается симметричной для того, чтобы оказываемые его движению сопротивления на каждую сторону корпуса взаимно уравновешивались и действия руля на каждый борт были бы одинаковы.

Поверхности, ограничивающие корпус судна сверху, с боков и снизу, соответственно называются верхней палубой, бортами и днищем.

Общее представление о геометрической характеристике формы корпуса судна дает метод сечения корпуса тремя взаимно перпендикулярными плоскостями: вертикальной плоскостью симметрии, проходящей вдоль корпуса посередине его ширины; горизонтальной плоскостью, проходящей вдоль корпуса и делящей его на две несимметричные части: на надводную и подводную, и вертикальной плоскостью, перпендикулярной первым двум и проходящей посередине расчетной длины судна (рис. 1).

Вертикальная плоскость, проходящая вдоль корпуса судна и делящая его теоретическую поверхность на две симметричные части, называется диаметральной плоскостью (ДП).

Основной плоскостью (ОП) называется горизонтальная плоскость, проходящая через нижнюю точку килевой линии корпуса.

Основной линией (ОЛ) называется линия пересечения основной и диаметральной плоскостей.

Поскольку корпус судна имеет очень сложную форму, то при его изготовлении, а также при монтаже на нем всех деталей насыщения судна (механизмы, аппараты, оборудование и прочее), установочные размеры этих деталей можно определять по высоте и ширине судна только от этих двух плоскостей.

Линия, образующаяся при пересечении верхней палубы с диаметральной плоскостью, называется палубной линией. Палубная линия морских судов имеет изогнутую форму с подъемом от середины длины судна к оконечностям. Такой продольный изгиб палубной линии называется седловатостью палубы . Палубная линия речных судов, к мореходным качествам которых не предъявляют повышенных требований, делается прямой, без седловатости.

Рис. 1. Сечение корпуса судна тремя взаимно перпендикулярными плоскостями. I-диаметральна я плоскость; II-плоскость мидель-шпангоута; III – плоскость конструктивной ватерлинии. 1-верхняя палуба; 2 – борт; 3- днище; 4 – форштевень; 5 – килевая линия 6ахтерштевень; 7-палубна я линия; 8 – бортовая линия; 9 -нос ; 10- корма; h- стрелка погиби.

Бортовая линия палубы – линия пересечения теоретической поверхности борта и палубы или их продолжений при закругленном соединении палубы с бортом.

Килевая линия (КЛ) – линия пересечения днищевой части теоретической поверхности корпуса с диаметральной плоскостью. Килевая линия имеет разнообразные формы в зависимости от назначения и типа судна (рис. 2).

Килевая линия большинства современных судов горизонтальна. Наклонная килевая линия встречается у судов с так называемым конструктивным дифферентом, который делается для заглубления винта и руля и для их защиты при малой осадке судна. Килевая линия с уступом – реданом встречается у быстроходных легких судов (катеров). В этом случае на ходу судна носовая часть корпуса выходит из воды, а кормовая часть скользит (глиссирует) на водной поверхности. Килевая линия судов специальных типов (подводные лодки, яхты и т. п.) часто бывает криволинейной, что объясняется специфическими особенностями их эксплуатации.

Рис. 2. Палубная и килевая линии различных судов: а – морских; б – речных; в – с конструктивным дифферентом; г – с реданом (с уступом); д – криволинейная (специальные суда – яхты и т. п.).

Кромки, образующиеся при пересечении бортовых поверхностей корпуса с диаметральной плоскостью в носовой и кормовой оконечностях, по которым сопрягаются поверхности правого и левого борта, называются штевнями. Носовой штевень, расположенный по ходу судна впереди, называется форштевнем, кормовой штевень – ахтерштевнем.

Форма обводов штевней вырабатывалась на практике обычно в соответствии с назначением судна.

Характерные формы форштевней показаны на рис. 3:

а) наклонный форштевень, характеризующийся прямой наклонной линией, в подводной части плавно или под углом переходит в килевую линию. Такой форштевень придает судну как бы устремленность вперед, но делается он таким не только ради эстетического впечатления, а также исходя из практических соображений: наклонный форштевень в сочетании с развалом бортов в носовой оконечности увеличивает полезную площадь верхней палубы и улучшает всхожесть судна на волну;

Рис. 3. Характерные формы судовых форштевней: а – наклонный; б-клиперский; в – бульбообразный; г – ледокольный; д – прямой.

б) клиперский форштевень характеризуется плавной образующей линией, направленной верхним концом вперед. Такой форштевень делается по тем же соображениям, что и предыдущий, его форма заимствована у парусных судов;

в) бульбообразный форштевень имеет над водой наклонную прямую или вогнутую линию, его подводная часть имеет каплеобразную форму и опущена несколько ниже килевой линии. Такой форштевень предусматривается на судах с относительно большой шириной корпуса для уменьшения сопротивления воды движению и увеличения скорости хода судна;

г) ледокольный форштевень в надводной части характеризуется наклонной прямой, которая, не доходя немного до уровня воды, приобретает плавный наклон до 30° (выработанный на практике), наклон продолжается в подводной части до плавного перехода в килевую линию. Такой форштевень имеют ледоколы и суда, плавающие во льдах, для того, чтобы судно могло с хода вылезать на ледяное поле и своей тяжестью продавливать его;

д) прямой форштевень имеет вертикальную линию образования в подводной части, плавно переходящую в килевую линию. Такой форштевень встречается преимущественно у речных судов, имеющих свободное место на палубе, не плавающих на относительно взволнованной поверхности, он удобен для обзора пространства перед носом судна при частом плавании в узкостях и при подходах к причалам.

Кормовые оконечности судов, несмотря на их разнообразие, разделяются в основном на три типа (рис. 4). Рассмотрим их:

а) обыкновенная корма имеет свес верхней части корпуса высоко над водой, который называется подзором . Такая корма в большинстве случаев встречается у грузовых одновинтовых судов, имеющих небольшую скорость хода;

б) крейсерская корма с подзором (со свесом), утопленным в воду, и плавными обводами. Такая форма кормы увеличивает площадь палубы и уменьшает вихреобразование за корпусом и предусматривается на быстроходных судах или на судах с несколькими гребными винтами;

Рис. 4. Форма судовых кормовых оконечностей: а – обыкновенная с подзором; б – крейсерская; в- транцевая.

в) транцевая корма имеет над водой усеченный вид, образованный вертикальной или наклонной в корму поперечной плоскостью, носящей название транца. Такая корма бывает на тех судах, где с кормы выполняются специальные операции; она необходима, например, при работе с сетями на промысловых судах, при постановке мин или тралов военными кораблями и т. п.

Вторым сечением, характеризующим форму корпуса судна, является горизонтальное сечение или, как говорят, сечение по конструктивной ватерлинии.

Ватерлинией (ВЛ) называется след от пересечения теоретической поверхности корпуса горизонтальной плоскостью.

Конструктивной ватерлинией (КВЛ) называется ватерлиния, соответствующая полученному предварительным расчетом полному водоизмещению судов или нормальному водоизмещению (с половинным запасом топлива).

Конструктивная ватерлиния у транспортных судов является одновременно и грузовой ватерлинией (ГВЛ), соответствующей проектной осадке судна.

Характерные формы конструктивных ватерлиний современных судов показаны на рис. 5:

а) грузовое судно имеет ватерлинию, заостренную в оконечностях и так называемую цилиндрическу вставку в средней части, на протяжении которой обводы ватерлинии параллельны ДП. Цилиндрическая вставка увеличивает вместимость корпуса судна, упрощает технологию и удешевляет его постройку. Однако с увеличением скорости хода таких судов значительно возрастает сопротивление воды их движению, что вызывает затраты дополнительных мощностей. Суда со средней скоростью (14-16 узл) имеют цилиндрическую вставку, равную 10-40% длины корпуса;

б) быстроходное судно, скорость которого является важным эксплуатационным качеством, имеет ватерлинию хорошо обтекаемой формы с очень незначительной цилиндрической вставкой или же вообще без нее;

Рис. 5. Ватерлинии судов различных типов: а – грузового; б – быстроходного; в – с транцевой кормой; г – тихоходного.

в) ватерлиния быстроходных судов с транцевой кормой получается усеченной, транец выполняет роль редана, способствующего отрыву струи воды от днища при скольжении судна по поверхности воды – глиссировании. Эти суда также не имеют цилиндрической вставки;

г) тихоходные и несамоходные речные суда с большим внутренним объемом корпуса имеют ватерлинию полного образования с цилиндрической вставкой на 70-90% длины судна.

Третьим сечением, дающим представление о форме корпуса, является сечение вертикальной плоскостью, проходящей посередине длины судна перпендикулярно диаметральной плоскости и плоскости конструктивной ватерлинии, называемое обводом мидель-шпангоута.

В поперечном сечении корпуса судов могут иметь вертикальные борта, развал или завал в верхней части борта. Палуба в поперечном сечении корпуса делается выпуклой, с кривизной по параболе, со стрелкой погиби равной 0,02 (1:50) от ширины па- лубы на миделе. Выпуклость палубы в поперечном направлении корпуса судна называется погибью палубы. Погибь палубы делается для стока воды, заливающей палубу, и придает ей большую продольную устойчивость.

Плавный переход линии днища в линию борта выполняется по дуге окружности или по лекальной кривой и называется скуловым закруглением или скулою.

Характерные формы миделевых обводов судов разных типов показаны на рис. 6, наиболее характерны:

а) морские транспортные суда – с вертикальным бортом и с подъемом днища;

Рис. 6. Обводы миделевых сечений судов различных типов: а – транспортного; б – быстроходного; в -ледокола; г – быстроходного катера; д – судна внутреннего плавания; е – речного.

б) морские быстроходные суда -с хорошо обтекаемыми обводами, большим углом подъема днища и большим скуловым закруглением;

в) ледокольные суда со скругленными бортами и развалом в подводной части и завалом в надводной части. Такая форма поперечного сечения увеличивает поперечную жесткость корпуса, и в случае сжатия судна в ледяных полях лед вдвигается по наклонным бортам или под судно, выжимая его из воды, или поднимается вверх;

г) быстроходные суда малого водоизмещения (катера), в большинстве случаев имеющие прямые с развалом борта, переходящие под углом в днище с большим подъемом слегка изогнутой формы;

д) быстроходные суда внутреннего плавания -с плоскодонным днищем, с циркульной скулой, переходящей в борта с развалом. Такие образования увеличивают площадь палубы и помещения в надводной части корпуса;

е) речные плоскодонные суда -с горизонтальным днищем, с вертикальными бортами и с малым радиусом закругления скулы. Такой профиль поперечного сечения обеспечивает максимальный объем корпуса и предусматривается на тихоходных судах с минимальной осадкой.

 

§ 5. Главные размерения судна

Главными размерениями судна называют его линейные размеры: длину, ширину, высоту борта и осадку, которые необходимо знать при постройке, эксплуатации и ремонте судна. Главные размерения принято подразделять на конструктивные- расчетные, наибольшие и габаритные в зависимости от цели, с какой они определяются. Рассмотрим эти размерения более подробно (рис. 7).

LKBЛ – длина по конструктивной ватерлинии – расстояние, измеренное в плоскости конструктивной ватерлинии между точками пересечения ее носовой и кормовой частей с диаметральной плоскостью;

LПП – длина между перпендикулярами – расстояние, измеренное в плоскости КВЛ между носовым и кормовым перпендикулярами.

Носовой перпендикуляр (НП)-лини я пересечения ДП с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через крайнюю носовую точку конструктивной ватерлинии.

Кормовой перпендикуляр (КП)-лини я пересечения ДП с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через точку пересечения оси поворота руля с плоскостью КВЛ. В случае отсутствия руля кормовой перпендикуляр определяется как линия пересечения ДП с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей на расстоянии 97% длины по КВЛ от носового перпендикуляра.

В качестве кормового перпендикуляра для судов, имеющих погруженную транцевую корму, допускается принимать вертикаль, проходящую через нижнюю точку боковой проекции среза транца (рис. 7, б).

LНБ – длина наибольшая – расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками носовой и кормовой оконечности корпуса (включая концевые надстройки) без выступающих частей;

LГБ – длина габаритная – расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками носовой и кормовой оконечности корпуса с учетом постоянно выступающих частей (рис. 7, в);

В – ширина – расстояние, измеренное на мидель-шпангоуте между теоретическими поверхностями бортов перпендикулярно ДП, на уровне конструктивной ватерлинии;

ВНБ – ширина наибольшая – расстояние, измеренное перпендикулярно ДП между крайними точками корпуса без учета выступающих частей (привальных брусьев, обносов и т. п.):

Рис 7. Главные размерения судов: а – без выступающих частей; б – транцевой кормой; в – с постоянно выступающими частями.

ВГБ – ширина габаритная – расстояние, измеренное перпендикулярно ДП между крайними точками корпуса с учетом выступающих частей;

Н – высота борта – вертикальное расстояние, измеренное на мидель-шпангоуте от основной плоскости до бортовой линии верхней палубы;

Т – осадка – вертикальное расстояние, измеренное в плоскости мидель-шпангоута от основной плоскости до плоскости конструктивной или расчетной ватерлинии.

 

§ 6. Соотношения главных размерений и коэффициенты, характеризующие форму судового корпуса

Кроме приведенных ранее общих сведений о форме обводов диаметральной плоскости, конструктивной ватерлинии и мидель-шпангоута, для более полной характеристики формы судовых корпусов и представления о зависящих от нее мореходных и эксплуатационных качествах судов необходимо знать следующие числовые соотношения главных размерений судна:

1) отношение L/B, влияющее на ходкость судна;

2) отношение В/Г, влияющее на остойчивость судна, его ходкость и качку. Увеличение относительной ширины улучшает остойчивость судна, но качка при этом становится более резкой и сопротивление воды движению судна возрастает;

3) отношение Н/Т, влияющее на непотопляемость судна. Увеличение относительной высоты борта улучшает непотопляемость судна;

4) отношение L/Т, влияющее на поворотливость судна. Увеличение относительной длины судна ухудшает его поворотливость;

5) отношение L/Н, связанное с характеристикой общей продольной прочности судна (по Правилам Регистра СССР L/H должно быть в пределах от 9 до 14).

Наконец, судить о форме подводной части корпуса судна позволяют безразмерные коэффициенты полноты, полученные путем сравнения основных площадей и объемов корпуса с соответствующими площадями и объемами простейших геометрических фигур и тел, построенных на его главных размерениях.

Такими основными коэффициентами полноты подводной части корпуса судна являются:

а) коэффициент полноты конструктивной (грузовой) ватерлинии а – отношение площади ватерлинии 5 к площади описанного прямоугольника, построенного по расчетной длине L и ширине корпуса В (рис. 8, а)

б) коэффициент полноты мидель-шпангоута в -отношение площади погруженной части мидель-шпангоута w к площади описанного прямоугольника, построенного по расчетной ширине В и осадке корпуса Т (рис. 8, б)

Рис. 8. Коэффициенты полноты подводной части корпуса судна: а – ватерлинии; б – мидель-шпангоута; в – водоизмещения.

в) коэффициент полноты водоизмещения В – отношение объема подводной части корпуса V к объему описанного параллелепипеда, построенного на расчетной длине L, ширине В и осадке корпуса Т (рис. 8, в)

Кроме трех приведенных основных и независимых коэффициентов а В и б, применяют два коэффициента ф и y), являющихся производными от первых и связанных с ними следующими соотношениями:

г) коэффициент продольной полноты ф – отношение объема подводной части судна V к объему призмы с основанием, равным площади погруженной части мидель-шпагноута w, и высотой, равной длине корпуса L,

Подставляя вместо о и V их значения, после упрощения получим зависимость этого коэффициента общей полноты и полноты мидель-шпангоута

Коэффициент ф выражает распределение по длине корпуса объема его погруженной части, оказывающего влияние на сопротивление воды движению судна;

д) коэффициент вертикальной полноты y – отношение объема подводной части корпуса V к объему призмы, основание которой равно площади конструктивной (грузовой) ватерлинии судна S, а высота- осадке корпуса Т

подставляя вместо S и V их значение и произведя упрощение, получим зависимость y от 8 и а

Значение всех этих отношений и коэффициентов позволяет установить закономерность влияния формы корпуса на качество судна и использовать их при проектировании новых судов.

Для каждого основного типа судна, на основании долголетней практики судостроения, выработались оптимальные величины этих показателей.

 

§ 7. Весовые и объемные измерители судна

Каждое судно как физическое тело обладает определенным весом и объемом. Плавая на воде, оно занимает положение, определяемое осадкой, находящейся в прямои связи с его весом и объемом подводной части. Эти зависимости выражаются числовыми характеристиками, которые разделяются по признаку размерности на линейные (уже знакомые нам), на весовые и объемные измерители судна.

Весовое водоизмещение является главным весовым измерителем судна и слагается по статьям нагрузки из постоянного вес а (вес корпуса, механизмов, электрооборудования, устройств и т. п. ) и переменного вес а (топливо, запасы, экипаж, перевозимые грузы, пассажиры и пр.). Вес этих грузов точно учитывается при проектировании судна в специальном документе, который носит название весовой нагрузки судна и в соответствии с которым производятся все расчеты, связанные с определением качеств судна.

В зависимости от количества принимаемого переменного груза весовое водоизмещение может широко изменяться, вследствие чего возникает необходимость в установлении видов водоизмещения судна при различных состояниях его нагрузки. Для гражданских судов установлены следующие главные виды водоизмещения:

1) водоизмещение порожнем , равное постоянному весу судна, с водой в котлах, механизмах и трубопроводах, с инвентарем, постоянными запасными частями и снабжением, но без груза, пассажиров, команды и без топлива;

2) водоизмещение в полном грузу , равное водоизмещению порожнем плюс перевозимый груз, команда, топливо и все запасы при наибольшей допустимой осадке. Для военных надводных кораблей установлены следующие виды водоизмещения:

1) водоизмещение порожнем, равное весу готового к действию корабля, но без личного состава, боезапасов, снабжения, продовольствия и без запасов топлива, смазочных материалов и пресной воды;

2) стандартное водоизмещение, равное весу готового к действию корабля с личным составом и со всеми запасами, необходимыми в военное время, но без запасов топлива, смазочных материалов и котельной воды;

3) нормальное водоизмещение , равное стандартному плюс 50% запасов топлива, смазочных материалов и котельной воды;

4) полное водоизмещение , равное стандартному плюс полные запасы топлива, смазочных материалов и котельной воды, обеспечивающих заданную дальность плавания на любых режимах хода;

5) наибольшее водоизмещение , равное стандартному плюс добавочные запасы, которые корабль в состоянии принять до полного заполнения всех хранилищ: боевых средств (в том числе и мины на верхней палубе), топлива, смазочных масел и котельной воды.

Объемное водоизмещение судна является основной характеристикой надводного судна и определяется объемом подводной части его корпуса. Оно прямо связано с весовым водоизмещением судна, так как по закону Архимеда всякое плавающее тело вытесняет объем воды, вес которой равен весу самого тела.

Объемное водоизмещение зависит от удельного веса воды (плотности воды). В пресной воде, удельный вес которой равен единице, весовое водоизмещение, выраженное в метрических тоннах, численно равно объемному водоизмещению в кубических метрах.

Определение объемного водоизмещения (объем погруженной части корпуса) производится одним из способов, указанных ниже.

 

§ 8. Назначение и принцип построения теоретического чертежа

Выше мы познакомились с различными характеристиками формы корпуса по отдельным его элементам. Однако, зная эти характеристики, мы не можем получить конкретного представления о форме корпуса судна.

Полное представление о форме корпуса судна, необходимое для определения его мореходных качеств и постройки корпуса, дает теоретический чертеж, выполненный графически методом на три взаимно перпендикулярные плоскости (рис. 9).

Перед тем как начать построение теоретического чертежа, представим себе мысленно пересечение корпуса судна вспомогательными плоскостями, параллельными главным плоскостям, которыми являются: диаметральная плоскость, основная плоскость и плоскость мидель-шпангоута. Линии сечений, получившиеся при этом, образуют как бы каркас корпуса, который дает нам уже полное представление о его форме. Проекции этих линий на главные взаимно перпендикулярные плоскости соответственно называются боком, широтою и корпусом.

Линии сечения поверхности корпуса вспомогательными вертикальными плоскостями, параллельными диаметральной плоскости, называются батоксами. На проекции бок батоксы спроектируется в своем истинном виде, а на двух других – в виде прямых линий.

Линии, полученные от пересечения поверхности корпуса горионтальными плоскостями, параллельными основной плоскости, называются ватерлиниями. На проекции широты ватерлинии спроектируются в своем истинном виде, а на двух других – прямыми линиями.

И, наконец, линии, полученные от пересечения корпуса вертикальными плоскостями, параллельными плоскости мидель-шпангоута, называются теоретическим и шпангоутами. На проекции корпуса линии спроектируются в истинном виде, а на двух других- прямыми линиями.

Расстояние между шпангоутами называется шпацией. Совокупность проекций сечения корпуса, имеющих вид прямых линий, образует так называемую сетку теоретического чертежа. При построении этой сетки конструктивная ватерлиния делится на двадцать равных частей – теоретических шпаций и через деления проводятся теоретические шпангоуты. Нумерация шпангоутов производится с носа в корму.

За нулевой шпангоут принимается носовой перпендикуляр, а кормовой перпендикуляр обозначается 20-м шпангоутом. Число равноотстоящих ватерлиний до КВЛ составляет 7-9 (включая ОП и КВЛ). Для построения борта выше КВЛ проводят еще несколько равноотстоящих ватерлиний. Число батоксов на один борт обычно берется 2-3.

Все линии изображения сечений корпуса на теоретическом чертеже должны быть очень строго согласованы между собой на всех трех проекциях.

Рис. 9. Теоретический чертеж корпуса судна.

Поскольку форма бортов корпуса судна всегда симметрична относительно ДП, то ограничиваются построением ватерлиний и шпангоутов только для одной половины корпуса судна (по одному борту). В этом случае проекция ватерлиний называется полуширотой, а на проекции корпуса только обвод мидель-шпангоута изображается полностью, на оба борта, а остальные шпангоуты половинками: справа от ДП шпангоуты, идущие в нос от миделя, а слева – в корму.

При вычерчивании корпуса судна, имеющего цилиндрическую вставку, на протяжении которой обводы шпангоутов одинаковы (и равны мидель-шпангоуту), на проекции бок теоретического чертежа в районе этой цилиндрической вставки делается разрыв и, с целью сокращения площади всего чертежа, в этом разрыве изображается проекция корпуса, перенесенная с правой части чертежа.

Для наглядной демонстрации формы наружной поверхности корпуса судна по теоретическому чертежу изготовляют в масштабе модель, которая называется блок-моделью.

Теоретический чертеж вычерчивается в масштабах 1 :25, 1 : 50 или 1 : 100 и, в исключительных случаях, 1:200 натуральной величины.

Теоретический чертеж корпуса является одним из основных технических документов, служащих для разработки проекта постройки, эксплуатации и ремонта судна.

С подлинника теоретического чертежа снимают координаты точек пересечения кривых с сеткой, которые затем переводят с масштаба чертежа в натуральное значение и записывают в специальный журнал, носящий название таблицы плазовых ординат. В дальнейшем по этим таблицам на судостроительном заводе, в специальном цехе, имеющем пол в виде чертежной доски и называемом плазом , вновь, но уже в натуральную величину, разбивают (вычерчивают) теоретический чертеж, с которого снимают шаблоны для изготовления деталей корпуса судна сложной конфигурации.

Прогрессивным способом разбивки является масштабно-плазовая разбивка судового корпуса, выполняемая на специальных плаз-щитах в масштабе 1:10 или 1:5 и масштабные чертежи раскроя листов для фотопроекционной разметки и газовой вырезки корпусных деталей. С масштабных чертежей снимают фотокопию, с которой (при помощи проекционной аппаратуры, установленной на участке цеховой разметки) изображение деталей воспроизводится в натуральную величину на поверхности размечаемого материала, фиксируется на нем, после чего материал поступает на обработку.

При масштабной разбивке трудоемкие и сложные работы, связанные с определением, построением и согласованием форм корпусных деталей и раскроем материала, выполняют не на плазе, а в разметочном бюро. При этом применяют счетно-решающие машины и оборудование с программным- управлением и вместо графических построений выполняют в возможно большем объеме аналитические расчеты.

Применение этого метода снижает общую трудоемкость плазовых и разметочных работ более чем в два раза.

 

Глава III. Основные качества судов

Для того, чтобы суда могли плавать при любой погоде и состоянии моря и соответствовать своему назначению, они должны обладать необходимыми эксплуатационными, тактико-техническими, экономическими и мореходными качествами, которые связаны между собой и выражают определенные возможности судна.

 

§ 9. Эксплуатационные качества судов

Эксплуатационные качества служат наиболее важными показателями гражданских судов, определяя их назначение.

Грузоподъемность судна, измеряемая весом перевозимых грузов в тоннах, определяет транспортные возможности судна. Принято различать полную (валовую) грузоподъемность (называемую дедвейтом), в которую входят вес перевозимого груза, пассажиров с багажом, воды, провизии, топлива, воды для котлов, смазочных материалов, экипажа судна с багажом и расходных материалов, и чистую грузоподъемность, включающую только вес перевозимого груза и пассажиров с багажом, водой и провизией.

Грузовместимость судна (регистровая вместимость) измеряется объемом или кубатурой судовых помещений, предназначенных для размещения в них перевозимых грузов.

Единицей измерения грузовместимости судна служит регистровая тонна, являющаяся в данном случае единицей объема, а не веса, и равная 2,83 м3.

Различают полную (валовую) вместимость (брутто-регистровую вместимость), включающую объем всех судовых помещений под палубой и в надстройках, и чистую вместимость (нетто- регистровую вместимость), получающуюся путем вычета из валовой вместимости объема помещений, не предназначенных для размещения в них грузов и пассажиров (помещение команды, служебных и бытовых помещений, машинно-котельных отделений и т. п.).

Скорость хода судна измеряется в морских единицах – узлах. Один узел равен одной морской миле (1852 м) в час, или 1852: (60X60) =0,514 м/сек (например, говорят: судно идет со скоростью 15 узл, значит, оно проходит 1852x 15 = 27,78 км/час и т. д.). Скорость хода речных судов измеряется в километрах в час.

Дальность плавания судна измеряется расстоянием, которое судно может пройти с заданной скоростью хода без пополнения запасов топлива. Современные суда, работающие на энергии расщепления атомного ядра, имеют неограниченную дальность плавания.

Автономность судна измеряется длительностью пребывания судна в море (в сутках) без пополнения запасов топлива, а также других расходных материалов, необходимых для нормальной жизни людей на нем.

Маневренность судна – его способность во время хода изменять направление движения и скорость хода.

Обитаемость судна характеризуется удобством размещения на нем экипажа и пассажиров, а также составом и оборудованием бытовых помещений.

Автоматизация судовождения и управления судном-совокупность машин программного действия, счетно-решающих устройств, навигационных и других приборов и устройств автоматического управления, обеспечивающих возможность, а также надежность применения на судах современных эффективных установок и механизмов, работающих на высоких параметрах, при сокращении обслуживающего их экипажа.

Оснащенность судна характеризуется количеством и качеством специального оборудования, обеспечивающего эффективное использование судна в соответствии с его назначением.

Прочность конструкций судна – способность элементов конструкций при минимальном весе противодействовать внешним нагрузкам, действующим на судно, устойчивость конструкций судна – неизменность формы конструкций при воздействии на них внешних сил.

Способность конструктивных элементов судна противостоять разрушающему воздействию различных физико-химических факторов (термостойкость, ударостойкость, коррозионная стойкость, износостойкость и т. п.), называется стойкостью материалов конструкции судна.

 

§ 10. Тактико-технические (или боевые) качества кораблей ВМС

Тактико-технические (или боевые) качества кораблей обеспечивают выполнение поставленных перед нами задач, подобно тому как эксплуатационные качества обеспечивают соответствие назначению гражданских судов. Этими качествами являются:

боеспособность корабля – способность наносить удары по противнику с целью его уничтожения, сохраняя или поддерживая при этом свое оружие и технические средства;

живучесть корабля – способность его противостоять боевым и навигационным повреждениям, воздействию пожаров, атомному и химическому оружию. Борьба за живучесть корабля означает также борьбу за непотопляемость, тушение пожаров, исправление повреждений корпуса и боевых установок и переключение энергетических средств и их магистралей.

Остальными боевыми (или тактико-техническими) качествами кораблей являются уже знакомые нам: скорость хода, маневренность, дальность плавания, автономность и обитаемость.

 

§11. Экономические качества судов

Экономические качества судна рассматриваются в самом начале разработки его проекта. Прежде всего устанавливается экономическая целесообразность создания судна или его значение для прогресса в той отрасли народного хозяйства, для которой судно предназначается.

Достижение наилучших экономических качеств обеспечивается при выборе

1) оптимальных главных элементов судна (главных размерений, мощности установок, оснащенности и т. д.), обеспечивающих сокращение до минимума непроизводительного времени (при стоянках под погрузочно-разгрузочными операциями и т. п.) и увеличение времени нахождения судна в море за навигацию, на промысле и т. п.;

2) оптимальных режимов работы судна (скорости хода, производительности промыслового и перерабатывающего оборудования), обеспечивающих при наименьших затратах времени и энергии достижение наилучших показателей;

3) оптимальной технологии постройки судна (определение способа его постройки и назначение завода-строителя, наилучшим образом приспособленного для такого строительства). Основным экономическим качеством является рентабельность судна – окупаемость (в определенные сроки) затрат на его создание и эксплуатацию, т. е. прибыль, получаемая при эксплуатации судна (перевозка грузов, добыча и переработка продукции промысла и т. п.)

Возможна постройка судов, нерентабельность которых заранее известна, но совершенно оправданна, например постройка судов, при эксплуатации которых осваиваются новые способы получения энергии, новые районы и виды промысла, отрабатываются новые механизмы, приборы и устройства.

 

§ 12. Мореходные качества судов. Часть 1

Мореходными качествами должны обладать как гражданские суда, так и военные корабли.

Изучением этих качеств с применением математического анализа занимается специальная научная дисциплина – теория судна.

Если математическое решение вопроса невозможно, то прибегают к опыту, чтобы найти необходимую зависимость и проверить выводы теории на практике. Только после всестороннего изучения и проверки на опыте всех мореходных качеств судна приступают к его созданию.

Мореходные качества в предмете «Теория судна» изучаются в двух разделах: статике и динамике судна. Статика изучает законы равновесия плавающего судна и связанные с этим качества: плавучесть, остойчивость и непотопляемость. Динамика изучает судно в движении и рассматривает такие его качества, как управляемость, качку и ходкость.

Познакомимся с мореходными качествами судна.

Плавучестью судна называется его способность держаться на воде по определенную осадку, неся предназначенные грузы в соответствии с назначением судна.

На плавающее судно всегда действуют две силы: а) с одной стороны, силы веса, равные сумме веса самого судна и всех грузов на нем (вычисленные в тоннах); равнодействующая сил веса приложена в центре тяжести судна (ЦТ) в точке G и всегда направлена по вертикали вниз; б) с другой стороны, силы поддержания, ил и силы плавучести (выраженные в тоннах), т. е. давление воды на погруженную часть корпуса, определяемое произведением объема погруженной части корпуса на объемный вес воды, в которой судно плавает. Если эти силы выразить равнодействующей, приложенной в центре тяжести подводного объема судна в точке С, называемой центром величины (ЦВ), то эта равнодействующая при всех положениях плавающего судна всегда будет направлена по вертикали вверх (рис. 10).

Объемным водоизмещением называется объем погруженной части корпуса, выраженный в кубических метрах. Объемное водоизмещение служит мерой плавучести, а вес вытесняемой им воды называется весовым водоизмещением D) и выражается в тоннах.

По закону Архимеда вес плавающего тела равен весу объема жидкости, вытесненной этим телом,

D = Р = Vy,

где у – объемный вес забортной воды, т/м3, принимаемый в расчетах равным 1,000 для пресной воды и 1,025 – для морской воды.

Рис. 10. Силы, действующие на плавающее судно, и точки приложения равнодействующих этих сил.

Так как вес плавающего судна Р всегда равен его весовому водоизмещению D, а их равнодействующие направлены противоположно друг другу по одной вертикали, и если обозначить координаты точки G и С по длине судна соответственно xg и хc, по ширине уg и уc и по высоте zg и zc, то условия равновесия плавающего судна можно сформулировать следующими уравнениями:

Р = D; xg = хc.

Вследствие симметрии судна относительно ДП очевидно, что точки G и С должны лежать в этой плоскости, тогда

yg = yc = 0.

Обычно центр тяжести надводных судов G лежит выше центра величины С, в таком случае

Zg › Zc

Иногда объем подводной части корпуса удобнее выразить через главные размерения судна и коэффициент общей полноты, т. е.

V = LBTб,

тогда весовое водоизмещение может быть представлено в виде

D = LBTбy.

Если обозначить через Vn полный объем корпуса до верхней палубы, при условии водонепроницаемости закрытия всех бортовых отверстий, то получим

Vn › V

Разность Vn – V, представляющая некоторый объем водонепроницаемого корпуса выше грузовой ватерлинии, носит название запаса плавучести. При аварийном попадании воды внутрь корпуса судна увеличится его осадка, но судно останется на плаву, благодаря запасу плавучести. Таким образом, запас плавучести будет тем больше, чем больше высота надводного непроницаемого борта. Следовательно, запас плавучести является важной характеристикой судна, обеспечивающей его непотопляемость. Он выражается в процентах от нормального водоизмещения и имеет следующие минимальные значения: для речных судов 10-15%, для танкеров 10-25 %, для сухогрузных судов 30-50%, для ледоколов 80-90%, а для пассажирских судов 80-100%.

Рис. 11. Строевая по шпангоутам

Вес судна Р (весовая нагрузка) И координаты центра тяжести определяются расчетом, учитывающим вес каждой детали корпуса, механизмов, предметов оборудования, снабжения, запасов, грузов, людей, их багажа и всего находящегося на судне. Для упрощения вычислений предусматривается объединение отдельных наименований по специальности в статьи, подгруппы, группы и разделы нагрузки. Для каждого из них подсчитывается вес и статический момент.

Учитывая, что момент равнодействующей силы равен сумме моментов составляющих сил относительно той же плоскости, после суммирования по всему судну весов и статических моментов, определяют координаты центра тяжести судна G. Объемное водоизмещение, а также координаты центра величины С по длине от миделя хc и по высоте от основной линии zc определяют по теоретическому чертежу методом трапеции в табличной форме.

Для этой же цели пользуются вспомогательными кривыми, так называемыми строевыми, вычерченными также по данным теоретического чертежа.

Различают две кривые: строевую по шпангоутам и строевую по ватерлиниям.

Строевая по шпангоутам (рис. 11) характеризует распределение объема подводной части корпуса по длине судна. Она строится следующим способом. Пользуясь методом приближенных вычислений, определяют по теоретическому чертежу площади погруженной части каждого шпангоута (w). По оси абсцисс откладывают в выбранном масштабе длину судна и на нее наносят положение шпангоутов теоретического чертежа. На ординатах, восстановленных из этих точек, откладывают в определенном масштабе соответствующие площади вычисленных шпангоутов.

Концы ординат соединяют плавной кривой, которая и является строевой по шпангоутам.

Рис. 12. Строевая по ватерлиниям.

Строевая по ватерлинии (рис. 12) характеризует распределение объема подводной части корпуса по высоте судна. Для ее построения по теоретическому чертежу подсчитывают площади всех ватерлиний (5). Эти площади в избранном масштабе откладывают по соответствующим горизонталям, расположенным по осадкам судна, в соответствии с положением данной ватерлинии. Полученные точки соединяют плавной кривой, которая и является строевой по ватерлиниям.

Рис. 13. Кривая грузового размера.

Эти кривые служат следующими характеристиками:

1) площади каждой из строевых выражают в соответствующем масштабе объемное водоизмещение судна;

2) абсцисса центра тяжести площади строевой по шпангоутам, измеренная в масштабе длины судна, равна абсциссе центра величины судна хc;

3) ордината центра тяжести площади строевой по ватерлиниям, измеренная в масштабе осадок, равна ординате центра величины судна zc. Грузовой размер представляет собой кривую (рис. 13), характеризующую объемное водоизмещение судна V в зависимости от его осадки Т. По этой кривой можно определить водоизмещение судна в зависимости от его осадки или решить обратную задачу.

Эта кривая строится в системе прямоугольных координат на основании предварительно вычисленных объемных водоизмещении по каждую ватерлинию теоретического чертежа. На оси ординат в выбранном масштабе откладывают осадки судна по каж- дую из ватерлиний и через них проводят горизонтали, на которых, также в определенном масштабе, откладывают значение водоизмещения, полученное для соответствующих ватерлиний. Концы полученных отрезков соединяют плавной кривой, которая и называется грузовым размером.

Пользуясь грузовым размером, можно определить изменение средней осадки от приема или расходования груза или по заданному водоизмещению определить осадку судна и т. п.

Остойчивостью называется способность судна противостоять, силам, вызвавшим его наклонение, и после прекращения действия этих сил возвращаться в первоначальное положение.

Наклонения судна возможны по разным причинам: от действия набегающих волн, из-за несимметричного затопления отсеков при пробоине, от перемещения грузов, давления ветра, из-за приема или расходования грузов и пр.

Наклонение судна в поперечной плоскости называют креном , а в продольной плоскости – дифферентом ; углы, образующиеся при этом, обозначают соответственно O и y,

Различают начальную остойчивость , т. е. остойчивость при малых углах крена, при которых кромка верхней палубы начинает входить в воду (но не более 15° для высокобортных надводных судов), и остойчивость при больших наклонениях .

Представим себе, что под действием внешних сил судно получило крен на угол 9 (рис. 14). Вследствие этого объем подводной части судна сохранил свою величину, но изменил форму; по правому борту в воду вошел дополнительный объем, а по левому борту равновеликий ему объем вышел из воды. Центр величины переместился из первоначального положения С в сторону крена судна, в центр тяжести нового объема – точку С1. При наклонном положении судна сила тяжести Р, приложенная в точке G, и сила поддержания D, приложенная в точке С, оставаясь перпендикулярными к новой ватерлинии В1Л1 образуют пару сил с плечом GK, являющимся перпендикуляром, опущенным из точки G на направление сил поддержания.

Если продолжить направление силы поддержания из точки С1 до пересечения с ее первоначальным направлением из точки С, то на малых углах крена, соответствующих условиям начальной остойчивости, эти два направления пересекутся в точке М, называемой поперечным метацентром .

Расстояние между метацентром и центром величины МС называется поперечным мета центрическим радиусом , обозначаемым р, а расстояние между точкой М и центром тяжести судна G – поперечной метацентрической высотой h0 . На основании данных рис. 14 можно составить тождество

h0 = p + zc – zg.

В прямоугольном треугольнике GMR угол у вершины М будет равен углу 0. По его гипотенузе и противолежащему углу можно определить катет GK, являющийся плечо м восстанавливающей судно пары GK=h0 sin 8, а восстанавливающий момент будет равен Мвосст = DGK. Подставляя значения плеча, получим выражение

Мвосст = Dh0 * sin 0,

Рис. 14. Силы, действующие при крене судна.

Взаимное положение точек М и G позволяет установить следующий признак, характеризующий поперечную остойчивость: если метацентр расположен выше центра тяжести, то восстанавливающий момент положителен и стремится вернуть судно в исходное положение, т. е. при накренении судно будет остойчиво, наоборот, если точка М находится ниже точки G, то при отрицательном значении h0 момент отрицателен и будет стремиться увеличивать крен, т. е. в этом случае судно неостойчиво. Возможен случай, когда точки М и G совпадают, силы Р и D действуют по одной вертикальной прямой, пары сил не возникает, и восстанавливающий момент равен нулю: тогда судно надо считать неостойчивым, так как оно не стремится вернуться в первоначальное положение равновесия (рис. 15).

Метацентрическую высоту для характерных случаев нагрузки вычисляют в процессе проектирования судна, и она служит ме- рой остойчивости. Значение поперечной метацентрической высоты для основных типов судов лежит в пределах 0,5-1,2 м и лишь у ледоколов достигает 4,0 м.

Для увеличения поперечной остойчивости судна необходимо снижать его центр тяжести. Это чрезвычайно важный фактор всегда надо помнить, особенно при эксплуатации судна, и вести строгий учет за расходованием топлива и воды, хранящихся в междудонных цистернах.

Продольная метацентрическая высота H0 рассчитывается аналогично поперечной, но так как ее величина, выражается в десятках или даже в сотнях метров, всегда весьма велика – от одной до полутора длин судна, то после проверочного расчета продольную остойчивость судна практически не рассчитывают, ее величина интересна только в случае определения осадки судна носом или кормой при продольных перемещениях грузов или при затоплении отсеков по длине судна.

Рис. 15. Поперечная остойчивость судна в зависимости от расположения грузов: а – положительная остойчивость; б – положение равновесия – судно неостойчиво; в – отрицательная остойчивость.

Вопросам остойчивости судна придается исключительно важное значение, и поэтому обычно, кроме всех теоретических вычислений, после постройки судна проверяют истинное положение его центра тяжести путем опытного кренования, т. е. поперечного наклонения судна путем перемещения груза определенного веса, называемого кренбалластом .

Все полученные ранее выводы, как уже упоминалось, практически справедливы при начальной остойчивости, т. е. при крене на малые углы.

При расчетах поперечной остойчивости на больших углах крена (продольные наклонения на практике не бывают большими) определяют переменные положения центра величины, метацентра, поперечного метацентрического радиуса и плеча восстанавливающего момента GK для различных углов крена судна. Такой расчет делают начиная от прямого положения через 5- 10° до того угла крена, когда восстанавливающее плечо превращается в нуль и судно приобретает отрицательную остойчивость.

По данным этого расчета для наглядного представления об остойчивости судна на больших углах крена строят диаграмму статической остойчивости (ее также называют диаграммой Рида), показывающую зависимость плеча статической остойчивости (GK) или восстанавливающего момента Мвосcт от угла крена 8 (рис. 16). На этой диаграмме по оси абсцисс откладывают углы крена, а по оси ординат – значение восстанавливающих моментов или плечи восстанавливающей пары, так как при равнообъемных наклонениях, при которых водоизмещение судна D остается постоянным, восстанавливающие моменты пропорциональны плечам остойчивости.

Рис. 16. Диаграмма статической остойчивости.

Диаграмму статической остойчивости строят для каждого характерного случая нагрузки судна, и она следующим образом характеризует остойчивость судна:

1) на всех углах, при которых кривая расположена над осью абсцисс, восстанавливающие плечи и моменты имеют положительное значение, и судно имеет положительную остойчивость. При тех углах крена, когда кривая расположена под осью абсцисс, судно будет неостойчивым;

2) максимум диаграммы определяет предельный угол крена 0 мах и предельный кренящий момент при статическом наклонении судна;

3) угол 8, при котором нисходящая ветвь кривой пересекает ось абсцисс, называется углом заката диаграммы . При этом угле крена восстанавливающее плечо становится равным нулю;

4) если на оси абсцисс отложить угол, равный 1 радиану (57,3°), и из этой точки восставить перпендикуляр до пересечения с касательной, проведенной к кривой из начала координат, то этот перпендикуляр в масштабе диаграммы будет равен начальной метацентрической высоте h0.

Большое влияние на остойчивость оказывают подвижные, т. е. незакрепленные, а также жидкие и сыпучие грузы, имеющие свободную (открытую) поверхность. При наклонении судна эти грузы начинают перемещаться в сторону крена и, как следствие, центр тяжести всего судна уже не будет находиться в неподвижной точке G, а начнет тоже перемещаться в ту же сторону, вызывая уменьшение плеча поперечной остойчивости, что равносильно уменьшению метацентрической высоты со всеми вытекающими из этого последствиями. Для предотвращения таких случаев все грузы на судах должны быть закреплены, а жидкие или сыпучие должны быть погружены в емкости, исключающие всякое переливание или пересыпание грузов.

При медленном действии сил, создающих кренящий момент, судно, наклоняясь, остановится тогда, когда кренящий и восстанавливающий моменты сравняются. При внезапном действии внешних сил, таких, как порыв ветра, натяжение буксира на борт, качка, бортовой залп из орудий и т. п., судно, наклоняясь, приобретает угловую скорость и даже с прекращением действия этих сил будет продолжать крениться по инерции на дополнительный угол до тех пор, пока не израсходуется вся его кинетическая энергия (живая сила) вращательного движения судна и его угловая скорость не превратится в нуль. Такое наклонение судна под действием внезапно приложенных сил называется динамическим наклонением . Если при статическом кренящем моменте судно плавает, имея лишь некоторый крен 0СТ, то в случае динамического действия того же кренящего момента оно может опрокинуться.

При анализе динамической остойчивости для каждого водоизмещения судна строят диаграммы динамической остойчивости, ординаты которых представляют в определенном масштабе площади, образованные кривой моментов статической остойчивости для соответствующих углов крена, т. е. выражают работу восстанавливающей пары при наклонении судна на угол 0, выраженный в радианах. При вращательном движении, как известно, работа равна произведению момента на угол поворота, выраженный в радианах,

Т1 = Мkp0.

По этой диаграмме все вопросы, связанные с определением динамической остойчивости, можно решить следующим образом (рис. 17).

Угол крена при динамически приложенном кренящем моменте можно найти, нанеся на диаграмму в том же масштабе график работы кренящей пары; абсцисса точки пересечения этих двух графиков дает искомый угол 0ДИН.

Если в частном случае крепящий момент имеет постоянное значение, т. е. Мкр = const, то работа будет выражаться

Т2 = Мkp0.

а график будет иметь вид прямой, проходящей через начало координат.

Для того, чтобы построить эту прямую на диаграмме динамической остойчивости, необходимо отложить по оси абсцисс угол, равный радиану, и провести из полученной точки ординату. Отложив на ней в масштабе ординат величину Мкр в виде отрезка Nn (рис. 17), надо провести прямую ON, которая является искомым графиком работы кренящей пары.

Рис. 17. Определение угла крена и предельного динамического наклонения по диаграмме динамической остойчивости.

На этой же диаграмме показан угол динамического наклонения 0ДИН, определяемый как абсцисса точки пересечения обоих графиков.

С увеличением момента Мкр секущая ON может занять предельное положение, обратившись во внешнюю касательную ОТ, проведенную из начала координат к диаграмме динамической остойчивости. Таким образом, абсцисса точки касания будет искодинмах мым предельным углом динамических наклонений 0 Ордината этой касательной, соответствующая радиану, выражает предельный кренящий момент при динамических наклонениях Мкрмах.

При плавании судно часто подвергается динамическому воздействию внешних сил. Поэтому умение определить динамический кренящий момент при решении вопроса об остойчивости судна имеет большое практическое значение.

Изучение причин гибели судов приводит к выводу, что в основном суда гибнут из-за потери остойчивости. Для ограничения потери остойчивости в соответствии с различными условиями плавания, Регистром Союза ССР разработаны Нормы остойчивости судов транспортного и промыслового флота. В этих нормах основным показателем является способность судна сохранять положительную остойчивость при совместном действии на него бортовой качки и ветра. Судно отвечает основному требованию Норм остойчивости, если при наихудшем варианте загрузки его МКР остается меньше MОПР.

При этом минимальный опрокидывающий момент судна определяется по диаграммам статической или динамической остойчивости с учетом влияния свободной поверхности жидких грузов, бортовой качки и элементов расчета парусности судна для различных случаев нагрузки судна.

Нормами предусматривается целый ряд требований к остойчивости, например: MКР ‹ MОПР, коэффициент запаса остойчивости

метацентрическая высота должна иметь положительное значение, угол заката диаграммы статической остойчивости должен быть не менее 60°, а с учетом обледенения – не менее 55° и т. п. Обязательное соблюдение этих требований при всех случаях нагрузки дает право считать судно остойчивым.

Непотопляемостью судна называется его способность сохранять плавучесть и остойчивость после затопления части внутренних помещений водой, поступившей из-за борта.

Непотопляемость судна обеспечивается запасом плавучести и сохранением положительной остойчивости при частично затопленных помещениях.

Если судно получило пробоину в наружном корпусе, то количество воды Q, вливающееся через нее, характеризуется выражением

где S – площадь пробоины, м²;

g – 9,81 м/сек²

Н – отстояние центра пробоины от ватерлинии, м.

Даже при незначительной пробоине количество воды, поступающее внутрь корпуса, будет так велико, что справиться с нею отливные насосы не в состоянии. Поэтому водоотливные средства ставят на судне исходя из расчета только удаления воды, поступающей уже после заделки пробоины или через неплотности в соединениях.

Чтобы предотвратить распространение по судну воды, вливающейся в пробоину, предусматривают конструктивные мероприятия: корпус делят на отдельные отсеки водонепроницаемыми переборками и палубами . При таком делении в случае получения пробоины затопится один или несколько ограниченных отсеков, отчего увеличится осадка судна и соответственно уменьшится высота надводного борта и запас плавучести судна.

 

§ 12. Мореходные качества судов. Часть 2

Степень обеспечения непотопляемости судна зависит от его назначения. Так, на гражданских судах количество переборок и их размещение определяются удобством погрузки грузов, надежностью их крепления и возможностью работы с ними в трюме, а также тем условием, чтобы судовые машины и механизмы свободно размещались в отсеках и их было бы удобно обслуживать. С другой стороны, необходимо выполнение Норм Регистра СССР, согласно которым на основании Международной конвенции по спасению человеческих жизней на море грузовые суда при затоплении одного любого отсека, а пассажирские суда – при затоплении двух любых и даже смежных отсеков должны оставаться на плаву и сохранять не менее 75 мм высоты надводного борта от действующей ватерлинии до бортовой линии палубы переборок в любом положении судна (рис. 18).

Рис. 18. Минимальная высота надводного борта судна, имеющего дифферент.

Палубой переборок или палубой непотопляемости называется палуба, до которой доводят по высоте поперечные водонепроницаемые переборки.

На судах, имеющих и продольные непроницаемые переборки (на пассажирских судах и кораблях ВМС), в случае получения пробоины в подводной части борта и затопления бортовых отсеков образуются одновременно дифферентующий и кренящий моменты в сторону поврежденного борта. Это должно быть принято во внимание при выборе расположения продольных и поперечных переборок на судне.

Деление судна на отсеки должно быть таким, чтобы при бортовой пробоине плавучесть судна исчерпывалась ранее его остойчивости: судно должно тонуть без опрокидывания.

Для спрямления судна, имеющего крен и дифферент, полученные при затоплении отсеков, а также для восстановления уменьшающейся при этом остойчивости, производят принудительное контрзатопление заранее подобранных отсеков с одинаковыми по величине, но с обратными по значению моментами. Например, если судно от пробоины получило крен на левый борт и дифферент на нос, то для его спрямления необходимо затопить кормо- вой отсек по правому борту с равным моментом. Спрямленное судно, естественно, получит дополнительную осадку, но с восстановленной остойчивостью будет продолжать сохранять свои мореходные качества (а корабль -и боевые качества, т. е. производить маневрирование и стрельбу из орудий, запуск реактивных снарядов).

Этот принцип контрзатопления отсеков судна впервые в мире, еще в 1875 г., был предложен выдающимся русским ученым и моряком С. О. Макаровым. В 1903 г. эта идея была использована для практического применения на боевых кораблях молодым тогда ученым, офицером, впоследствии выдающимся советским кораблестроителем, академиком А. Н. Крыловым. Им были предложены специальные таблицы, названные таблицам и непотопляемости , по которым для всех отсеков на корабле были заранее рассчитаны кренящие и дифферентующие моменты, возникающие при затоплении одного или группы отсеков, и заранее определены моменты и указаны отсеки, которые в этом случае необходимо затопить для спрямления корабля. Пользуясь таблицами, можно в сложной боевой обстановке быстро выровнять корабль, получивший пробоину, и восстановить его утраченные боевые качества. Таблицы непотопляемости в настоящее время должны быть составлены для каждого корабля.

В дальнейшем трудами академика Ю. А. Шиманского, профессора В. Г. Власова и других советских ученых наука о непотопляемости корабля получила такое развитие, при котором практически исключается гибель корабля от потери остойчивости при боевом повреждении корпуса.

Качка судна – колебательные движения, которые судно совершает около положения его равновесия. Различают три вида качки судов:

а) вертикальную – колебания судна в вертикальной плоскости в виде периодических поступательных перемещений;

б) бортовую (или боковую)-колебания судна в плоскости шпангоутов в виде угловых перемещений;

в) килевую (или продольную) качку – колебания судна в диаметральной плоскости также в виде угловых перемещений. При плавании судна на взволнованной поверхности воды часто все три вида качки возникают одновременно или в различных комбинациях. Существенное влияние на все виды качки судна оказывает направление его движения по отношению к бегу волны. Качка судна вредно отражается на его эксплуатационных и мореходных качествах.

Перечислим вредные последствия качки:

а) периодический подъем и зарывание в волну оконечностей судна, вызывающие дополнительное сопротивление движению и выход из воды гребного винта, что приводит к потере его упора и снижению скорости хода, увеличению расхода топлива, заливаемости палубы и ухудшению условий обитаемости судна;

б) создание таких условий, которые могут привести к опрокидыванию судна из-за потери им поперечной остойчивости;

в) ухудшение условий эксплуатации машин и механизмов, а также дополнительные нагрузки на прочные связи корпуса от удара волн и действия сил инерции, возникающих при качке;

г) снижение эффективности артиллерийской или торпедной стрельбы на кораблях, затруднение работы ракетных установок;

д) вредное физиологическое воздействие на людей (заболевание морской болезнью).

Принято различать два вида колебаний судна на качке: свободные (на тихой воде), которые происходят по инерции после прекращения сил, вызвавших их, и вынужденные , которые вызываются внешними периодически приложенными силами, например морским волнением.

Рис. 19. Характеристики качки: а – амплитуда; б – размах; в – период качки.

Основной причиной качки судна является одновременное действие на него волн, сил плавучести и остойчивости. Основными характеристиками качки как периодического колебательного движения судна являются: амплитуда, размах и период качки (рис. 19).

Амплитудой качки называется наибольшее отклонение судна от исходного положения, измеренное в градусах.

Размах качки – сумма двух последовательных амплитуд (наклонение судна на оба борта).

Период качки -время между двумя последовательными наклонениями или время, в течение которого судно совершает полный цикл колебаний, возвращаясь к тому положению, при котором начался отсчет.

Период качки судна оказывает влияние на характер качки: при большом периоде качка совершается плавно, наоборот, при малом периоде качка происходит порывисто, вызывая тяжелые последствия.

Период (в секундах) свободной бортовой качки вычисляется по следующей формуле:

где k – коэффициент, зависящий от типа судна; его величина лежит в пределах 0,74/0,80;

В – расчетная ширина судна по действующую ватерлинию, м;

h0 – начальная поперечная метацентрическая высота, м.

Из приведенного значения видно, что судно, обладающее большой остойчивостью, имеет порывистую качку, существенно влияющую на его эксплуатацию.

Период (в секундах) свободной вертикальной качки на тихой Rone насчитывается по приближенной формуле

а килевой качки – по формуле

где Т0 – осадка судна, м.

При плавании судна на взволнованной воде, поскольку судно увлекается движением воды и до некоторой степени является поверхностной частицей, участвующей в орбитальном движении, равнодействующая приложенных к судну сил веса, сил плавучести и сил инерции направлена по нормали к склону воды. Изменение профиля волны непрерывно отражается на форме подводного объема судна и его величине, что приводит к вынужденным колебаниям судна.

Следовательно, характер вынужденных колебаний судна зависит от профиля волны, а их период всегда равен периоду волны. Для уменьшения качки судна принимают ряд мер, условно разделяемых на общие и специальные. К общим мерам относится рациональный выбор формы теоретического чертежа судна , а к специальным- установка конструкций – успокоителей качки , создающих моменты, противодействующие качке судна.

Общими мерами, направленными на уменьшение заливаемости судна и погружение его оконечностей в волну, являются: седловатость палубы, расширение верхней части носовых шпангоутов, образующее развал бортов, а также установка в носовой части верхней палубы водоотбойного козырька, который разрушает покрывающую судно волну и отводит ее к бортам.

Для успокоения наиболее неблагоприятной и опасной бортовой качки применяют специальные меры, заключающиеся в установке успокоителей качки, которые делят на пассивные и активные. Действие первых основано на использовании энергии качания самого судна, действие вторых – на использовании внешних источников энергии, они искусственно управляются. Рассмотрим наиболее простые и эффективные успокоители качки.

1) Боковые (скуловые) кила (рис. 20) представляют собой простейшие пассивные успокоители, имеющие вид наделок в виде пластин площадью до 4% от площади ватерлинии. Эти пластины устанавливают по нормали к скуле в средней части корпуса вдоль линии тока воды, длиной до 40% от длины судна. Принцип действия этих килей заключается в создании момента, обратного моменту качания судна. Под действием таких боковых килей амплитуда бортовой качки уменьшается до 50%.

2) Бортовые пассивные цистерны (рис. 21) устроены по принципу сообщающихся сосудов в виде бортовых цистерн, соединенных водными и воздушными каналами с клапаном, регулирующим переливание воды между цистернами. Клапан регулирует воду с таким расчетом, чтобы она не поспевала за креном судна, а, отставая, переливалась бы по инерции в сторону поднимающегося борта, когда момент воды в цистерне, противодействуя наклонению судна, успокаивает его качку.

Рис. 20. Боковые кили и их конструкция.

Эти цистерны дают хорошие результаты как успокоители только при режимах качки, близких к резонансу. Во всех прочих случаях они почти не умеряют качку, а даже увеличивают его амплитуду.

Рис. 21. Бортовые пассивные цистерны и положение в них жидкости при качке судна в резонанс с волной.

3) Бортовые активные цистерны представляют собой такие же бортовые цистерны, соединенные каналами, но вода в них перетекает под воздействием автоматически регулируемых насосов. Эти цистерны действуют эффективно при всех режимах качки судна. Вес воды, находящейся в активных цистернах (обычно их используют под пресную воду или топливо), должен составлять приблизительно 4% от водоизмещения судна.

4) Управляемые боковые рули (рис. 22) являются активными успокоителями качки и устанавливаются в подводной части корпуса в том районе, где ширина судна наибольшая.

Рис 22 Схема работы управляемых боковых рулей левого борта, 1 – аппаратура управления; 2 – система управления; 3 – приводы рулей; 4- ниши для рулей; 5 -перо руля левого борта; 6 – перо руля правого борта. V-скорость и направление набегающего потока; Р – подъемная сила; F – лобовое сопротивление.

Перекладка рулей производится автоматически: на всплытие – на погружающемся борту, на погружение – на всплывающем борту судна. Подъемные силы, возникающие на рулях, образуют момент, обратный наклонению судна, умеряющий амплитуду качки до четырехкратного ее размера. Так как подъемная сила рулей зависит от скорости судна, боковые рули эффективны только на быстроходных судах.

При отсутствии качки для устранения дополнительного сопротивления движению судна и предотвращения поломки рулей при швартовке бортом боковые рули убирают в специальные ниши внутрь корпуса судна.

Рис. 23. Схема устройства гироскопического успокоителя качки. 1 – гироскоп; 2 – рама гироскопа; 3 – цапфы, конструктивно связывающие раму с корпусом; 4 – устройство, поворачивающее или тормозящее раму гироскопа.

5) Гироскопический успокоитель (рис. 23) основан на использовании гироскопического эффекта – свойстве гироскопа сохранять неизменной ось своего вращения. Гироскопический момент в значительной степени компенсирует кренящий момент, снижая амплитуду качки. Успокоитель представляет собой маховик, вращающийся в раме, связанной на шарнирах с корпусом судна.

При бортовой качке судна рама гироскопа самопроизвольно раскачивается в ДП. Если эти качания рамы тормозить или принудительно поворачивать раму при помощи специального электродвигателя, то она будет оказывать на цапфы добавочные давления, образующие пару, противодействующую качке судна. Например, такой успокоитель (с маховиком весом 20 т) установлен на американской подводной лодке «Джордж Вашингтон».

Управляемостью судна называется его способность удерживать заданное направление движения или изменять его в соответствии с перекладкой пера руля. Управляемость характеризуется, с одной стороны, способностью судна противостоять на ходу действию внешних сил, затрудняющих удержание заданного направления движению, – устойчивостью на курсе и, с другой стороны, способностью судна изменять направление движения и двигаться по криволинейной траектории – эта способность называется поворотливостью.

Таким образом, под управляемостью судна понимаются оба эти качества, которые являются противоречивыми. Так, если создать судно с таким соотношением главных размерений, которые обеспечат ему твердую устойчивость на курсе, то судно будет обладать плохой поворотливостью. Наоборот, если судно будет обладать хорошей поворотливостью, то оно будет неустойчивым и рыскливым на курсе. При создании судна необходимо это учитывать и выбирать оптимальное значение для каждого из этих качеств с таким расчетом, чтобы судно обладало нормальной управляемостью.

Рыскливостью называется способность судна самопроизвольно отклоняться от курса под влиянием внешних сил. Считается, что судно устойчиво на курсе, если для его удержания число перекладок руля не превышает 4-6 в минуту и судно при этом успевает отклониться от курса не свыше 2-3°.

Для обеспечения устойчивости судна на курсе и его поворотливости в кормовой части судна устанавливают рули . При перекладке руля на борт возникает момент пары сил, поворачивающий судно вокруг вертикальной оси, проходящей через его центр тяжести, в ту сторону, в которую переложен руль (рис. 24).

Рис. 24. Схема сил, действующих на судно при перекладке пера руля. N – равнодействующая сил давления воды на перо руля; l- плечо пары сил, вращающих судно; Q – сила дрейфа; F – лобовое сопротивление движению судна.

Перенесем равнодействующую N в центр тяжести судна – точку G, не меняя ее направления и величины, и приложим вторую силу N в обратном направлении. Образовавшаяся пара сил создает момент Mпов = Nl, отклоняющий судно от прямого направления в сторону перекладки пера руля.

Силу N обратного направления разложим на две составляющие: F – силу, направленную вдоль – в сторону, обратную движению судна, и создающую лобовое сопротивление, уменьшающее скорость хода судна примерно на 25-50%; Q – силу дрейфа, действующую перпендикулярно ДП и вызывающую перемещение судна лагом, которое быстро погашается сопротивлением воды.

Если руль идущего с определенной скоростью судна оставить положенным на борт, то центр тяжести судна (вокруг которого оно поворачивается) начнет изменять траекторию своего движения из прямой в криволинейную, постепенно переходящую в окружность постоянного диаметра Dц, который называется диаметром циркуляции, а движение судна по такой траектории – циркуляцией судна (рис. 25).

Диаметр циркуляции, выраженный в длинах судна, определяет степень поворотливости судна. Судно считается хорошо поворотливым, если Dц = (3/5) L. Чем меньше диаметр циркуляции, тем лучше поворотливость судна. Расстояние l, пройденное судном между ЦТ его в момент перекладки руля и до поворота судна на 90°, измеренное по прямой его движения, называется выдвигом.

Рис. 25. Циркуляция судна. D ц – диаметр установившейся циркуляции; D т – тактический диаметр циркуляции; ,в – угол дрейфа.

Расстояние между положением диаметральной плоскости в начале поворота и после изменения курса судна на 180°, измеренное по перпендикуляру к первоначальному направлению движения, называется тактическим диаметром циркуляции , который обычно составляет Dт = (0,9/1,2) Dц . Угол, образованный положением ДП и касательной к траектории движения судна при циркуляции, проведенной через точку G, называется углом дрейфа в.

При движении судна на циркуляции у него возникает крен на борт, противоположный перекладке руля. Кренящий момент образуется от пары сил: центробежной силы инерции, приложенной в ЦТ судна, и силы гидродинамического давления, приложенной приблизительно посередине осадки. Максимального значения угол крена достигает при диаметре циркуляции, равном 5L, и становится тем больше, чем больше скорость судна и чем меньше диаметр циркуляции, и увеличение этих параметров может привести к опрокидыванию судна.

Ходкостью судна называется его способность перемещаться с заданной скоростью при затрате определенной мощности главных двигателей.

При движении судна на него сразу же начинают действовать силы сопротивления воды и воздуха, направленные в сторону, противоположную его движению, преодолеваемые упорным давлением движителя.

Изучение вопросов, связанных с закономерностью этих сопротивлений, дает возможность выбора наиболее рациональных обводов судна, обеспечивающих достижение скорости при минимальной затрате мощности двигателей.

Сопротивления движению судна возрастают при увеличении его скорости и равны сумме отдельных сопротивлений. Сопротивление воды слагается из:

а) сопротивления формы или вихревого сопротивления Rф, зависящего от формы погруженной части корпуса и создающихся за кормой вихревых образований воды, которые, отрываясь от судна, уносят с собой приобретенную ими живую силу вращательного движения. Чем полнее корпус судна и хуже его обтекаемость, тем больше вихрей и значительнее сопротивление;

Рис. 26. Система волн, возникающих при движении судна. 1, 2 – расходящиеся кормовые и носовые соответственно; 3, 4 – поперечные носовые и кормовые соответственно.

б) сопротивления трения Rт, которое зависит от скорости судна и величины поверхности погруженной в воду части корпуса. Сопротивление трения возникает оттого, что частички воды, соприкасающиеся с погруженной поверхностью корпуса, прилипают к ней и приобретают скорость судна. Соседние слои воды также начинают двигаться, но по мере удаления от поверхности корпуса скорость их постепенно снижается и пропадает совсем. Таким образом, на поверхности погруженной части корпуса образуется так называемый пограничный слой, в поперечном сечении которого скорость воды неодинакова. Экспериментальным путем получены формулы, с помощью которых определяется трение судовой поверхности.

Шероховатость поверхности увеличивает сопротивление трения, которое учитывается дополнительно.

На сопротивление трения большое влияние оказывает обрастание подводной части корпуса водорослями, ракушками и другими организмами, жувущими в воде, которое увеличивает трение между корпусом и водой. Известны случаи, когда через 4-5 месяцев после очистки подводной поверхности скорость судна из- за обрастания уменьшалась на 4-5 узл.

в) волнового сопротивления RВ, зависящего от формы подводной части корпуса и представляющего собой затрату части мощности главного двигателя на образование системы волн, сопровождающей судно на ходу (рис. 26).

На малых скоростях образуются преимущественно расходящиеся волны. При увеличении скорости хода возрастает величина поперечных волн, на образование которых затрачиваются большие мощности; в.ч

г) сопротивления выступающих частей R , зависящего от сопротивления отдельных выступающих частей, расположенных в подводной части корпуса: рулей, кронштейнов, боковых килей, выступающих деталей приборов и т. п.

Для определения величины этих сопротивлений (за исключением сопротивления трения, которое определяется расчетно-экспериментальным путем), проводят испытания моделей судов в специальных опытовых бассейнах, размеры которых достигают 1500x20 м при глубине до 7 м. Длина моделей 2-8 м.

Буксировку этих моделей осуществляют с помощью специальных тележек, движущихся по рельсам, уложенным по обеим сторонам бассейна. Модель соединяется с тележкой через динам