Форма корпуса судна. Основные сечения

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, скорость транспортировки которых не имеет большого значения, наоборот, делают для упрощения технологии постройки, прямоугольными или плоскостной формы с резко выраженными гранями.

Общее представление о геометрической характеристике формы корпуса судна дает метод сечения корпуса тремя взаимно перпендикулярными плоскостями (рис.1.16,1.17):

-вертикальной плоскостью симметрии, проходящей вдоль корпуса посередине его ширины;

-горизонтальной плоскостью, проходящей вдоль корпуса и делящей его на две несимметричные части: надводную и подводную;

-вертикальной плоскостью, перпендикулярной первым двум и проходящей посередине расчетной длины судна.

Диаметральной плоскостью (ДП) называют вертикальную плоскость, проходящую вдоль корпуса судна и делящую его теоретическую поверхность на две симметричные части.

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

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

Мидель-шпангоут - линия пересечения теоретической поверхности корпуса судна с плоскостью мидель-шпангоута. 

Сечение корпуса плоскостью мидель-шпангоута характеризует полноту обводов корпуса в средней части, а также показывает наклон бортов, погибь палубы, килеватость днища, форму и размер скулы.

Палубная линия образуется при пересечении верхней палубы с диаметральной плоскостью.

Седловатость палубы - продольный изгиб палубной линии. Такой изгиб характерен для морских судов имеющих изогнутую форму с подъемом от середины длины судна к оконечностям. Палубная линия речных судов, к мореходным качествам которых не предъявляют повышенных требований, делается прямой, без седловатости.

Погибь палубы (возвышение палубы в ДП) делается на большинстве судов для обеспечения стока воды за борт, и обычно величина погиби принимается равной 1/50 ширины судна. Платформы и палубы, лежащие ниже верхней палубы, погиби не имеют. Борта у судов чаще всего вертикальные, но могут быть с развалом (борта имеют уклон от ДП) и с завалом (борта имеют уклон к ДП).

Килеватость характеризует подъем днища от ДП к бортам. Суда, имеющие большой наклон, называются острокильными.

Скула - это закругление в месте перехода днища в борт.

 

          

 

Рисунок 1.16-Сечение корпуса судна тремя взаимно перпендикулярными плоскостями:

 I-диаметральна я плоскость; II-плоскость мидель-шпангоута; III — плоскость конструктивной ватерлинии. 1-верхня я 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

 

 

                                 Рисунок 1.17- Основные сечения корпуса

 

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.

 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 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.

        Форштевень - передняя, по направлению движения, оконечность корпуса. Формы носовой оконечности весьма разнообразны.

 

Рисунок 1.18-Характерные формы форштевня:

а- наклонный; б- клиперский; в- бульбообразный; г- ледокольный; д- прямой

 

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;

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;
г) ледокольный форштевень в надводной части характеризуется наклонной прямой, которая, не доходя немного до уровня воды, приобретает плавный наклон до 30° (в, 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.

  Ахтерштевень - кормовая оконечнось судна. Несмотря на их разнообразие, разделяются в основном на три типа (рис.1.19).

Рисунок 1.19-Форма судовых кормовых оконечностей:

           а- обыкновенная с подзором; б– крейсерская; в- транцевая

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;

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.

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 судов показаны на (рис.1.20)

 

Рисунок 1.20-Ватерлинии судов различных типов:

 а - грузового; б - быстроходного; в - с транцевой кормой; г - тихоходного

 

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 - средняя часть корпуса судна, у которой форма поперечного сечения неизменна по всей ее длине.

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 (14-16узл) 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;

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.

Следующее сечение, дающее представление о форме корпуса, является сечение вертикальной плоскостью, проходящей посередине длины судна перпендикулярно диаметральной плоскости и плоскости конструктивной ватерлинии, называемое обводом мидель-шпангоута. Наиболее характерные формы миделевых обводов судов разных типов показаны на рис. 1.21:

Рисунок 1.21- Обводы миделевых сечений судов различных типов:

а- транспортного; б- быстроходного; в - ледокола; г- быстроходного катера; д- судна внутреннего плавания; е -речного

 

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

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.

Большинство судов имеют вертикальные борта, если же борт наклонен наружу от ДП или внутрь к ДП, то говорят о развале или завале бортов.

Развал бортов способствует повышению мореходности, особенно часто он применяется в носовой части судна.

 

Главные размерения судна

Главные размерения показывают размеры корпуса судна по длине, ширине, высоте и осадке. С учетом многообразия форм корпуса для установления главных размерений судна были выработаны нормы, которые нашли отражение в Правилах классификационных обществ, в Правилах о грузовой марке и Правилах обмера судов. Для определения главных размерений и изображения корпуса судна, а также в описаниях приняты следующие основные размеры, плоскости и сокращения (рис.1.22).

Рисунок 1.22-Главные размерения судна

Диаметральная плоскость (ДП) - вертикальная продольная плоскость симметрии теоретической поверхности корпуса судна.

Плоскость мидель-шпангоута - вертикальная поперечная плоскость, проходящая посередине длины судна, на базе которой строится теоретический чертеж.

Под шпангоутом (Шп) понимают на теоретическом чертеже теоретическую линию, а на конструктивных чертежах- практический шпангоут.

Конструктивная ватерлиния (КВЛ) - ватерлиния, соответствующая расчетному полному водоизмещению судов.

Ватерлиния (ВЛ) - линия пересечения теоретической поверхности корпуса горизонтальной плоскостью.

Кормовой перпендикуляр (КП) - линия пересечения диаметральной плоскости с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через точку пересечения оси баллера с плоскостью конструктивной ватерлинии; КП на теоретическом чертеже совпадает с 20-м теоретическим шпангоутом.

Носовой перпендикуляр (НП) - линия пересечения диаметральной плоскости с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через крайнюю носовую точку конструктивной ватерлинии.

Основная плоскость - горизонтальная плоскость, проходящая через нижнюю точку теоретической поверхности корпуса без выступающих частей. На чертежах, в описаниях и т. д. даются размеры по длине, ширине и высоте.
Размеры судов по длине определяются параллельно основной плоскости.

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

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

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

Длина по любой ватерлинии L_вл измеряется, как L_квл

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

Длина носового заострения L_н - измеряется от носового перпендикуляра до начала цилиндрической вставки или до шпангоута наибольшего сечения (у судов без цилиндрической вставки).

Длина кормового заострения L_к - измеряется от конца цилиндрической вставки или шпангоута наибольшего сечения - конца кормовой части ватерлинии или другой обозначенной точки, например кормового перпендикуляра. Размеры по ширине судов измеряются параллельно основной и перпендикулярно диаметральной плоскостям.

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

Ширина на мидель-шпангоуте В - расстояние, измеренное на мидель-

шпангоуте между теоретическими поверхностями бортов на уровне конструктивной или расчетной ватерлинии.

Ширина по КВЛ В_квл - наибольшее расстояние, измеренное между теоретическими поверхностями бортов на уровне конструктивной ватерлинии.

Ширина по ВЛ В_вл измеряется как В_квл.

     Размеры по высоте измеряются перпендикулярно к основной плоскости.   

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

Высота борта до главной палубы Н _{Г. П} - высота борта до самой верхней сплошной палубы.

Высота борта до твиндека Н _ТВ - высота борта до палубы, расположенной под главной палубой. Если имеется несколько твиндеков, то они называются второй, третьей и т. д. палубой, считая от главной палубы.

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

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

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

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

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

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

В случае необходимости указываются и другие размеры, как, например, самая большая (габаритная) высота судна (высота фиксированной точки) от грузовой ватерлинии при порожнем рейсе для прохода под мостами. Обычно же ограничиваются указанием длины - наибольшей и между перпендикулярами, ширины на мидель-шпангоуте, высоты борта и осадки. В случаях применения международных Конвенций - об охране человеческой жизни на море, о грузовой марке, обмере, классификации и постройке судов - руководствуются определениями и размерами, установленными в этих Конвенциях или Правилах.