Дифференциальный способ И.Г. Бубнова

определения главных размерений судна

 

Идея определения искомых элементов и характеристик судна, путем использования соответствующей величины по судну-прототипу, плюс ее приращение, учитывающее особенности и отличия проектируемого судна, лежит в основе способа нахождения главных размерений судна, предложенного И.Г. Бубновым.

В соответствии с этим способом главные размерения определяют

 

 

L 1 = L + D 1 L B 1 = B + DВ В … Н 1 = Н + DН Н

(2.34)

где L, В, Н – длина, ширина и высота борта судна-прототипа; D ₁, D_В, D_Н – приращение соответствующих главных размерений судна-прототипа.

Отождествляя конечные приращения и дифференциалы величин приращения, главные размерения в соответствии с (2.25) могут быть найдены

L 1 = L + dL B 1 = B + dВ … Н 1 = Н + dН.

(2.35)

В результате задача определения главных размерений сводится к нахождению их дифференциалов dL, dВ и т.д.

Продифференцируем уравнение масс и плавучести

 

d D = r d v.

(2.36)

 

Дифференциал от подводного объема v = d LBT, будет равен сумме частных дифференциалов

 

(2.37)

 

Найдем частные производные

Подставив их в (2.37) получим

 

(2.38)

 

Далее найдем дифференциал левой части выражения (2.36), представляющий собой уравнение масс

 

(2.39)

 

Учитывая, что и подставляя (2.38) и (2.39) в (2.36), соберем члены, содержащие длину, ширину, осадку и коэффициент полноты в левую часть уравнения, а все остальные – в правую, получим уравнение И.Г. Бубнова:

 

(2.40)

 

Это уравнение выражает связь между искомыми приращениями главных размерений и известными приращениями независимых от них переменных.

Техника расчета по этому уравнению по существу остается такой же, как и в способе Нормана. Коэффициенты при символах известных и искомых приращений также определяются по прототипу.

В связи с тем, что в уравнение (2.40) входит пять неизвестных величин, то, следовательно, значения dL, dB, dT, dd и dH из одного уравнения найти невозможно, если к нему не добавить еще четыре. Или могут быть, например, уравнения остойчивости, ходкости, вместимости и качки, представленные в дифференциальной форме.

Чаще же всего на начальных стадиях проектирования в качестве таких дополнительных уравнений используют условия равенства коэффициентов общей полноты и соотношений главных размерений проектируемого судна и судна-прототипа

что соответствует условию геометрического подобия корпусов этих судов.

В заключение отметим, что если дифференциальное уравнение масс Нормана широко используется в практике определения основных элементов проектируемых судов, то уравнение Бубнова, ввиду его громоздкости, находит применение лишь в немногих специфических случаях.

 

 

Нагрузка масс и проектная удифферентовка судна

Нагрузка масс и ее значение

 

Нагрузкой судна называется совокупность всех масс, составляющих его водоизмещение. Знать массу судна и координаты центра масс требуется уже на начальных стадиях проектирования, поскольку от них зависят все его жизненно важные качества, такие как плавучесть, остойчивость, непотопляемость, ходкость, прочность, управляемость, заливаемость, ряд эксплуатационных качеств, таких как грузоподъемность, строительная стоимость. Их обеспечение является важнейшей задачей уже при определении элементов и характеристик судна. Неточно определенная масса судна однозначно приведет к искажениям в оценке перечисленных выше навигационных и эксплуатационных качеств. Поэтому расчеты нагрузки относятся к числу наиболее ответственных проектных расчетов.

Все составляющие нагрузки проектируемого судна при ее расчете заносят в определенной последовательности и порядке в специальные ведомости, называемые таблицами нагрузки (табл. 3.1). В нее, кроме наименований и численных значений элементов нагрузки и их условного шифра (кода), включаются координаты центра тяжести этих масс и соответствующие статические моменты.

 

Таблица 3.1

Таблица нагрузки

Шифр (код)	Наименование элементов нагрузки (разделы, группы и т.д.)	Масса, т	Плечи, м	Моменты, тм
х	у	z	Мх	Му	Мz

Отсчет плеч (координат центров тяжести отдельных составляющих массы) производится от начала координат, располагаемого в точке пересечения основной плоскости, диаметральной и плоскости мидель-шпангоута. В некоторых случаях, например, при проектировании скоростных судов, иногда в иностранной практике отсчет координат по длине судна производят от шпангоутной плоскости, расположенной в корме судна.

Как отмечено выше, таблицы нагрузки заполняются в определенной последовательности и порядке, регламентируемом соответствующими нормативными документами. Такая регламентация уменьшает вероятность пропуска тех или иных составляющих масс, так как предполагает определенную схему расчета, повышая тем самым его точность. Кроме того, единообразие по структуре представления массы судна позволяет анализировать нагрузку, сопоставляя ее соответствующие составляющие проектируемого судна и существующего судна-прототипа, проанализировать возможные те или иные расхождения полученных результатов. Унификация разбивки массы судна на отдельные составляющие открывает большие возможности и в плане использования статистических данных, отражающих предыдущий опыт проектирования судов соответствующих типов, в научных исследованиях и начальных стадиях разработки проектов. Все это, наряду с очевидной зависимостью от характеристик массы судна всех его основных навигационных и эксплуатационных качеств, определяет важнейшую значимость всех расчетов по нагрузке судна.