Основные мореходные качества корабля

Теория корабля -это наука о его мореходных качествах. Знание мореходных качеств необходимо при проектировании судна с целью обеспечения его безаварийной эксплуатации. К мореходным качествам судна относятся: плавучесть, остойчивость, непотопляемость,ходкость, умеренность качки и управляемость. Рассмотрим определения этих мореходных качеств.

Плавучесть-способность корабля плавать в определенном положении относительно поверхности воды.

Остойчивость-способность корабля сохранять равновесие при внешнем воздействии или при его отсутствии.

Непотопляемость- способность судна при затоплении одного или нескольких отсеков оставаться на плаву и сохранять в определенной мере плавучесть и остойчивость.

Ходкость-способность корабля двигаться с заданной скоростью при эффективном использовании мощности силовой установки.

Умеренность качки–является следующим мореходным качеством. Качка-это колебательное движение корабля на поверхности воды. Качка очень вредное явление. Понятие умеренность качки включает малость и плавность наклонений корабля.

Управляемость-способность корабля удерживать заданное направление движения.

Статика корабля представляет собой раздел теории корабля в который входят: плавучесть, остойчивость и непотопляемость.

Ходкость,качка и управляемость входят в раздел, который называется динамикой корабля.

Все мореходные качества судна (корабля) зависят от размеров и формы корпуса. Поэтому прежде чем приступить к расчетам мореходных качеств необходимо описать форму корпуса судна.

Теоретический чертеж судна

Теоретический чертеж судна изображает его поверхность без наружной обшивки в виде трех проекций: бок, корпус, полуширота. Рассмотрим построение этих проекций.

Для построения теоретического чертежа используют 3 взаимно-перпендикулярные координатные плоскости: диаметральную плоскость (ДП), плоскость мидель-шпангоута (ПМШ), и основную плоскость(ОП).

Диаметральная плоскость рассекает судно вдоль и является продольной плоскостью симметрии. Плоскость мидель-шпангоута разрезает судно поперек перпендикулярно диаметральной плоскости на середине расчетной длины судна. Основная плоскость является перпендикулярной к диаметральной плоскости и плоскости мидель-шпангоута. Она проходит через точку пересечения этих плоскостей с поверхностью судна в его днищевой части (рис.1).

Для построения теоретического чертежа проводят дополнительные плоскости, параллельные трем основным.

Сечения поверхности судна плоскостями, параллельными диаметральной плоскости называются батоксами. Сечения поверхности судна плоскостями, параллельными плоскости мидель-шпангоута, называются шпангоутами. Сечения поверхности судна плоскостями, параллельными основной плоскости называются ватерлиниями. Таким образом, судно имеет три вида сечений: батоксы, шпангоуты и ватерлинии. Проекции всех этих сечений на диаметральную плоскость образуют проекцию бок. На этой проекции батоксы изображаются в виде кривых линий. Шпангоуты и ватерлинии изображаются в виде прямых линий и образуют сетку (рис. 2).

 

Рис.1. Координатные плоскости

 

Проекции всех сечений на плоскость мидель-шпангоута образуют проекцию корпус. На этой проекции шпангоуты изображаются в виде кривых линий. Батоксы и ватерлинии изображаются в виде прямых. Обычно изображают половины шпангоутов: носовые ветви-справа, кормовые ветви шпангоутов-слева. Мидель-шпангоут изображают на оба борта.

Проекции всех сечений на основную плоскость образуют проекцию полуширота. На этой проекции ватерлинии изображаются в виде кривых линий. Шпангоуты и батоксы изображаются в виде прямых и образуют сетку.

На теоретическом чертеже изображают равноотстоящие батоксы, ватерлинии и шпангоуты. Количество батоксов обычно бывает от 2 до 6, количество ватерлиний5-15,шпаноутов 11-21. За нулевойбатокс принимается сама диаметральная плоскость.

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

Ватерлиния, по которую судно плавает во время эксплуатации, называется главной или грузовой ватерлинией (ГВЛ). Для судов, которые не перевозят груз,эта ватерлиния называется конструктивной (КВЛ)

 

 

                    Корпус

 

Полуширота

 

 

Рис.2 Теоретический чертеж судна

 

Системы координат

При расчетах статики вводят две прямоугольные системы координат с началом в точке O. Первая система Oxyz связана с судном. Другая называется полусвязаннойсистемой (рис.3). В связанной системе координат плоскость xOz -диаметральная, плоскость xOy -основная плоскость, yOz -плоскость мидель шпангоута. Ось Ox -линия пересечения диаметральной плоскости и основной, направлена в нос судна, ось Oy -линия пересечения основной плоскости и плоскости мидель-шпангоутанаправлена на правый борт, ось Oz –линия пересечения диаметральной плоскости и плоскости мидель-шпангоута направлена вертикально вверх.

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

Формулы перехода от связанной системы к полусвязанной системе координат имеют вид:

 .                          (1)

В формулы (1) y входит со своим знаком: для точек правого борта-положительным, левого-отрицательным.

Корпус судна характеризуется главными размерениями, их соотношениями и коэффициен-тами полноты.

 

Рис.3. Системы координат и главные измерения судна: а -связанная;

б -полусвязанная система

 

Главные размерения судна

Главными размерениями судна является его длина, ширина, высота борта, осадка. Рассмотрим определения основных величин:

Длина наибольшая Lmax -это расстояние по горизонтали между крайними точками форштевня и ахтерштевня;

Длина между перендикулярами L -это расстояние между точками пересечения КВЛ с теоретической линией форштевня и осью баллера руля для одновинтовых судов или с теоретической линией ахтерштевня для двухвинтовых судов. Эта длина является расчетной и делится на 20 (10) равных частей (в зависимости от количества шпангоутов)-теоретических шпаций. Шпация-это расстояние между шпангоутами.

Длина по КВЛ L _квл-расстояние между точками пересечения КВЛ с форштевнем и ахтерштевнем; для двухвинтовых судов онасовпадает с длиной между перпендикулярами.

Ширина наибольшая B_max -расстояние, измеренное перпендикулярно диаметральной плоскости в наиболее широкой части корпуса без учета выступающих частей.

Ширина по КВЛ Bизмеряется на КВЛ в месте максимальной ширины судна (обычно на мидель-шпангоуте).Эта величина является расчетной.

Высота борта H - вертикальное расстояниеот основной плоскости до линии палубы у борта (рис. 3)

Осадка судна T -вертикальное расстояние от основной плоскости до КВЛ. Эта величина является расчетной.

Расчетные значения L, B, T служат для разбивки сетки теоретического чертежа.