Как найти полноту судна

1. Коэффициенты полноты корпуса судна

Коэффициенты
полноты корпуса показаны на рис. 2.5.

Коэффициент
полноты ВЛ
α
– отношение площади ватерлинии к площади
описанного прямоугольника:

(2.1)

где
S_ВЛ
– площадь ватерлинии.

Коэффициент
полноты мидель – шпангоута
β
–
отношение погруженной площади мидель
– шпангоута

к площади описанного прямоугольника:

.
(2.2)

Рис.
2.5. Коэффициенты полноты: а – площади
ватерлинии;

б
– площади мидель-шпангоута; в –
водоизмещения

Коэффициент
общей полноты
δ
–
отношение объема подводной части судна
V
к объему описанного параллелепипеда:

.
(2.3)

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

или

или
(2.4)

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

или
или
(2.5)

Вторые
обозначения приняты в иностранной
литературе.

1. Соотношение главных размерений судна

Главные
размерения судна
L.В.Н
и Т
определяют
размеры, а их соотношения дают представление
о форме корпуса и характеризуют некоторые
мореходные качества судна.

Отношение
L/В
дает представление о быстроходности
судна, так как чем больше это отношение,
тем быстроходнее судно.

Отношение
L/Н
характеризует жесткость и прочность
корпуса судна, т. е. с его ростом снижается
жесткость и прочность корпуса.

Отношение
Н/Т
характеризует степень непотопляемости
судна и с его ростом непотопляемость
повышается.

Отношение
В/Т
влияет
на остойчивость и ходкость судна и с
его ростом увеличивается остойчивость,
но ходкость ухудшается в связи с
увеличением сопротивления воды.

Характерные
значения коэффициентов полноты и
соотношения главных размерений приведены
в таблице 2.1.

Таблица
2.1. Коэффициенты полноты и соотношение

Главных размерений транспортных судов

Типы судов	L/В	В/Т	Н/Т	L/Н	δ	α
Сухогрузные суда	6,2-7,8	2,2-3,0	1,25-1,52	10,3-14,5	0,62-0,75	0,80-0,85	0,95-0,98
Балкеры	6,0-7,2	2,3-2,8	1,30-1,58	10,5-14,5	0,73-0,83	0,78-0,88	0,96-0,99
Танкеры	5,8-7,5	2,3-3,3	1,18-1,52	11,5-14,0	0,72-0,90	0,78-0, 89	0,98-0,99
Контейнеровозы	6,2-8,3	2,4-3,1	1,35-2,1	9,0-14,0	0,60-0,70	0,82-0,86	0,95-0,98
Накатные суда	5,9-7,0	2,7-3,5	1,85-2,28	8,2-10,5	0,59-0,69	0,82-0,88	0,94-0,97

1. Теоретический чертеж

Форму
судна наиболее полно определяет
теоретический чертеж судна – совокупность
проекций сечений поверхности судна на
три главные взаимно перпендикулярные
плоскости судна (рис. 2.6).

Рис.
2.6. Теоретический чертеж судна

В
качестве главных плоскостей проекций
теоретического чертежа принимают:
диаметральную плоскость, основную
плоскость и плоскость мидель – шпангоута.

Линии
пересечения судовой поверхности
плоскостями, параллельными диаметральной
плоскости, называются батоксами.
Линии пересечения поверхности судна
плоскостями, параллельными основной
плоскости, называются ватерлиниями,
а линии пересечения поверхности судна
плоскостями, параллельными плоскости
мидель — шпангоута, – теоретическими
шпангоутами.

Проекция
всех этих линий на диаметральную
(вертикальную) плоскость называется –
«БОК».
Батоксы
на этой проекции изображаются без
искажений, а ватерлинии и шпангоуты
видны в виде прямых линий. Проекция
линий пересечения на горизонтальную
(основную) плоскость называется
«ПОЛУШИРОТОЙ».
Ватерлинии
на проекции изображаются без искажений,
а батоксы и шпангоуты в виде прямых
линий. Так как ватерлинии симметричны
(при симметричной форме судна), то они
на полушироте изображаются только по
одну сторону от ДП. На полушироте
изображается линия пересечения верхней
палубы и борта, а также все палубы судна.
Проекция всех линий пересечения на
плоскость мидель — шпангоута называется
«КОРПУС»
(профильная
проекция). На корпусе с правой стороны
от ДП изображают проекцию носовых
шпангоутов, а с левой стороны – кормовых.
Проекции ватерлиний и батоксов
изображаются в виде прямых линий.

Теоретический
чертеж необходим для расчетов мореходных
качеств – плавучести, остойчивости,
непотопляемости, постройки корпуса
судна, а также в эксплуатации – для
определения размеров помещений и
расстояний до отверстий в корпусе судна.
Прямые линии теоретического чертежа
называют «сеткой»,
а наклонные сечения – «рыбинами».

При
разработке теоретического чертежа
судна используют масштабы уменьшения:
1:200, 1:100, 1:50, 1:20, 1:10 в зависимости от
размеров судна.

При
постройке судна на судоверфях некоторые
участки корпуса вычерчивают в масштабе
1:1 на полу специального цеха, называемого
«плазом».

Соседние файлы в предмете Теория и устройство судна

• #
• #
• #
• #
• #
• #

36.1. Главные плоскости, система координат и основные сечения корпуса

Главными плоскостями для судовых чертежей являются (рис.1):
• диаметральная плоскость (ДП) – продольная вертикальная плоскость, проходящая по середине ширины судна;

• плоскость мидель-шпангоута ( )– вертикальная поперечная плоскость перпендикулярная (ДП) и проходящая по середине длины судна;

• основная плоскость (ОП) – горизонтальная плоскость, проходящая по верхней кромке горизонтального киля, параллельная поверхности воды для судна без крена и дифферента.

Линии пересечения главных плоскостей образуют систему координат 0 X Y Z,
с началом координат «0» на днище судна в плоскости мидель-шпангоута (рис. 1.).
Ось ОХ

положительна в нос от мидель-шпангоута

,
ось ОY – положительна на правый борт.

Рис.1. Координатные плоскости и оси координат

Сечение корпуса судна тремя взаимно перпендикулярными плоскостями показаны на рис.2. и образуют три основных сечения корпуса судна: диаметраль, мидель — шпангоут и конструктивную ватерлинию.

Рис. 2. Сечение корпуса судна тремя взаимно-перпендикулярными плоскостями

Сечение корпуса диаметральной плоскостью ДП делит судно на две симметричные части и образует сечение, называемое диаметралью судна.

Диаметраль дает представление о форме штевней, палубы и килевой линии.

Сечение корпуса плоскостью мидель — шпангоута делит судно на две части – носовую и кормовую и образует сечение, называемое мидель – шпангоутом.

Мидель- шпангоут дает представление о форме палубы (погибь), бортов (развал, завал) и днища (килеватость).

Сечение корпуса плоскостью ватерлинии ВЛ, параллельной ОП, дает ватерлинию и представление о форме левого и правого борта судна. (рис. 3.).
Ватерлинии бывают конструктивными (КВЛ) и грузовыми (ГВЛ).

Рис.3. Основные сечения корпуса

Главные размерения судов определяются ГОСТ 1062-80. Размерения надводных кораблей и судов главные. Термины, определения и буквенные обозначения и представляют совокупность конструктивных, расчетных, наибольших и габаритных линейных размеров корпуса судна.

Под конструктивными размерениями судна понимают размерения судна, соответствующие положению конструктивной ватерлинии (КВЛ), а расчетные размерения судна соответствуют расчетной ватерлинии, причем обычно КВЛ является расчетной ватерлинией.

Для металлических судов теоретическая поверхность судна – внутренняя поверхность обшивки или поверхность, проходящая по наружным кромкам набора (балок) корпуса.

Главными размерениями судна являются длина, ширина, осадка и высота борта.

Рис.4.Главные размерения судна: а — суда без постоянно выступающих частей; б — суда с постоянно выступающими частями; в — суда с транцевой кормой; г — главные размерения в поперечных сечениях корпуса; д — примеры определения теоретических линий и носового перпендикуляра

Длина судна, L.
Различают:
• длину по конструктивной ватерлинии L_КВЛ — расстояние между точками пересечения носовой и кормовой частей конструктивной ватерлинии с диаметральной плоскостью судна.
Аналогично определяется длина для любой расчетной ватерлинии LВЛ;

• длину между перпендикулярами L_{⟂ ⟂}. За носовой перпендикуляр (НП) принимают линию пересечения ДП с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через крайнюю носовую точку конструктивной ватерлинии судна. За кормовой перпендикуляр (КП) принимают линию пересечения ДП судна с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через точку пересечения оси баллера с плоскостью конструктивной ватерлинии.
При отсутствии баллера за кормовой перпендикуляр судна принимается линия пересечения ДП судна с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей на расстоянии 97 % длины по КВЛ от носового перпендикуляра;

• длину наибольшую L_max — расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками теоретической поверхности корпуса судна (без учета наружной обшивки) в носовой и кормовой оконечностях;

• длину габаритную L_габ — расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками носовой и кормовой оконечностей судна с учетом постоянно выступающих частей.

Ширина судна, В.
Различают:
• ширину по КВЛ В_квл — расстояние, измеренное в наиболее широкой части судна на уровне КВЛ перпендикулярно к ДП без учета наружной обшивки.
Аналогично определяют для любой расчетной ватерлинии ширину по ватерлинии ВВЛ;

• ширину на мидель-шпангоуте В — расстояние, измеренное на мидель-шпангоуте на уровне КВЛ или расчетной ватерлинии

без учета наружной обшивки корпуса

;

• ширину наибольшую В_max — расстояние, измеренное в наиболее широкой части перпендикулярно к ДП между крайними точками корпуса

без учета наружной обшивки

;

• ширину габаритную В_габ — расстояние, измеренное в наиболее широкой части перпендикулярно к ДП между крайними точками корпуса

с учетом выступающих частей

.

Осадка судна, Т — вертикальное расстояние, измеренное в плоскости мидель-шпангоута от основной плоскости до плоскости расчетной ватерлинии (Т_вл) или до плоскости КВЛ (Г_квл).

Положения о грузовой марке разработаны на основе Международной конвенции о грузовой марке 1966 года.
Положения о грузовой марке применяются к каждому судну, которому назначен минимальный надводный борт.

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

Палуба надводного борта – это самая верхняя непрерывная, не защищенная от воздействия моря и погоды палуба, которая имеет постоянные средства закрытия всех отверстий на ее открытых частях и ниже которой все отверстия в бортах судна снабжены постоянными средствами для водонепроницаемого закрытия.

Назначенный судну

надводный борт фиксируется путем

нанесения на каждом борту судна

отметки палубной линии, знака грузовой марки и марок углубления, отмечающих наибольшие осадки, до которых судно может быть максимально нагружено при различных условиях плавания.

Рис.5. Марка углубления на форштевне пассажирского судна

Грузовая марка, соответствующая сезону, не должна быть погружена в воду на протяжении всего периода от момента выхода из порта до прихода в следующий порт.

Судам, на борта которых нанесены грузовые марки, выдается Международное свидетельство о грузовой марке на срок не более чем на 5 лет.

Применяются следующие грузовые марки:
летняя грузовая марка – Л (S);
зимняя грузовая марка – З (W);
зимняя грузовая марка для Северной Атлантики – ЗСА (WNA);
тропическая грузовая марка – T (T);
грузовая марка для пресной воды – П (F);
тропическая марка для пресной воды – ТП (TF).

Обозначение организации, назначившей грузовую марку, наносится над горизонтальной линией, проходящей через центр кольца знака (диск Плимсоля).

Рис.6. Грузовая марка, диск Плимсоля и марка углубления на борту судна

Обозначение Регистра судоходства Российской федерации – РС.

Различают грузовые марки для лесовозов, пассажирских и парусных судов.

Контроль за посадкой судна (средней осадкой, дифферентом и креном) во время эксплуатации судна осуществляется по маркам углубления.

Марки углубления предназначены для определения осадки судна, наносятся на наружной обшивке обоих бортов судна в районе форштевня, ахтерштевня и на мидель-шпангоуте.

Марки углубления отмечаются арабскими цифрами высотой 10 см (расстояние между основаниями цифр 20 см) и определяют расстояние от действующей ватерлинии до нижней кромки горизонтального киля.

До 1969 года марки углубления на левом борту наносили римскими цифрами, высота которых равнялась 6 дюймам.
Расстояние между основаниями цифр равно 1 футу (1 фут = 12 дюймам = 30, 48 см; 1 дюйм = 2,54 см).

Грузовая шкала представляет собой таблицу для определения водоизмещения (дедвейта) по вычисленной или снятой средней осадке судна.

Обычно она рассчитывается для двух плотностей воды:
морской – 1,025 т/м3, пресной – 1,000 т/м3.

Для пользования грузовой шкалой необходимо провести через известную величину (например, осадку) горизонтальную линию и снять интересующие величины (например, водоизмещение).

Рис.7. Марка углубления на борту судна, определение осадки и грузовая шкала судна

Высота борта судна Н — вертикальное расстояние, измеренное в плоскости мидель-шпангоута от основной плоскости до бортовой линии верхней палубы судна.

Под бортовой линией понимается линия пересечения поверхности борта (без учета обшивки) и верхней палубы (без учета толщины настила).

Высота надводного борта F — это разность между высотой борта и осадкой

F = H — Т.

Главные размерения L, В, Н и Т определяют

только размеры судна

, а их соотношения L/B, В/Т, H/T, L/H и B/H в известной степени характеризуют форму корпуса судна и оказывают влияние на его навигационные качества и прочностные характеристики.

Например, увеличение L/B способствует быстроходности судна, чем больше B/T, тем оно остойчивее.

Дополнительное представление о форме корпуса судна дают безразмерные величины, называемые коэффициентами полноты судна.

Рис. 8. К определению коэффициентов полноты: а — площади ватерлинии; б — площади мидель-шпангоута; в — водоизмещения

Коэффициент полноты ватерлинии α — отношение площади ватерлинии S к площади описанного вокруг нее прямоугольника со сторонами L и В (рис.7):

α=S/LB

Рис. 9. К определению коэффициентов полноты площади ватерлинии α

Коэффициент полноты мидель-шпангоута β — это отношение погруженной части миделя к площади описанного вокруг нее прямоугольника со сторонами В и Т:

β = ω/BT

Рисунок 10. К определению коэффициента полноты площади мидель-шпангоута β

Коэффициент полноты водоизмещения δ — это отношение объемного водоизмещения V к объему параллелепипеда со сторонами L, В и Т:

δ=V/LBT

Рис. 11. К определению коэффициентов полноты водоизмещения δ

Коэффициент продольной полноты φ — отношение объемного водоизмещения V к объему призмы, имеющей основанием площадь мидель-шпангоута и высоту L:

ϕ=δLBT/βBTL=δ/β

Коэффициент вертикальной полноты χ — отношение объемного водоизмещения V к объему призмы, имеющей основанием площадь конструктивной ватерлинии S и высоту Т:

χ =V/ST=δ/α

Как и соотношения главных размерений, коэффициенты полноты влияют на навигационные качества судна.

Уменьшение δ, α и φ способствует быстроходности судна, а увеличение α повышает его остойчивость.

Судно характеризуется объемными и массовыми показателями, к числу которых относятся:
— водоизмещение объемное V, м3, — объем подводной части судна,
— водоизмещение D, т, — масса судна: D = ρV, где ρ — плотность воды, т/м3.

Каждой осадке судна соответствует определенное объемное водоизмещение и масса судна (водоизмещение).

Водоизмещение полностью построенного судна, но без запасов, расходных материалов, грузов и людей называется водоизмещением порожнего судна.

Водоизмещение судна, загруженного по грузовую марку, называется водоизмещением судна с полным грузом

Блок коэффициент морского судна (коэффициент полноты)

Блок коэффициент морского судна или, как его еще называют, коэффициент полноты.

Все мы знаем, что форма корпуса судна сильно различается от проекта к проекту. Небольшой буксир имеет форму корпуса, отличную от контейнеровоза или танкера. Форма корпуса судна зависит от типа, размера, конструкции и, конечно же, полезности или назначения судна.

Некоторые суда могут быть короткими и широкими, как буксиры; некоторые из них могут быть длинными и тонкими, например, быстроходные военные фрегаты или эсминцы. Некоторые из них могут быть большими и рублеными, например, танкеры или сухогрузы. Форма корпуса судна зависит от нескольких физических параметров, таких как длина, ширина или осадка. Кроме того, общая кривизна формы корпуса делает описание завершенным.

Блок коэффициент морского судна (коэффициент полноты)

Теперь, с качественной точки зрения, мы можем описать или прокомментировать форму корпуса судна. Но есть ли у нас какая-либо форма количественного измерения? Ответ положительный. Базовых параметров или атрибутов корабля, таких как длина, ширина, глубина или осадка, недостаточно для характеристики корпуса судна из-за его типичной кривизны, которая является конечной точкой конструктора.

Таким образом, в области корабельной архитектуры коэффициенты формы имеют очень большое значение. Эти коэффициенты формы количественно описывают корпус с эталонным физическим или общим геометрическим значением конструкции с математической точки зрения. Эти коэффициенты формы применимы во всех областях, таких как конструкция, остойчивость, гидростатика, сопротивление, движение, мореходные качества, маневрирование и т. д.

Блок коэффициент морского судна или, как его еще называют — коэффициент полноты.

Мы знаем, что судно, погруженное в воду, вытесняет определенный объем воды, что вызывает противоположную реакцию, известную как плавучесть, которая удерживает тело на плаву. Эта действующая вверх плавучесть равна весу вытесняемого корпусом подводного объема из первых принципов. (сила Архимеда)

Этот вес вытесненной воды также математически эквивалентен конструкции судна и определяется как водоизмещение судна. Водоизмещение является характеристикой формы корпуса и зависит от физических характеристик корпуса, так как это приводит только к объему вытесняемой воды при данных условиях.

Еще раз, как мы уже говорили, форма корпуса очень типична для конкретного судна. Итак, мера или индекс ее понимания могут быть хорошо выведены, если мы физически сравним ее с простым прямоугольным блоком на тех же уровнях погружения. Что это значит? Все мы знаем, что для судна наряду с определенной длиной и шириной осадка определяет высоту или уровень, до которого корпус находится под водой.

Коэффициент полноты

Также помните, что проектная ширина судна является максимальной шириной, обычно на миделе для обычных конструкций. Таким образом, объем подводного водоизмещения при той же осадке эквивалентного блока или прямоугольного параллелепипеда был бы произведением длины судна, его ширины или ширины и текущей осадки, при которой оно плавает. Длина, используемая в знаменателе, представляет собой измеренную длину между перпендикулярами или LBP для всех практических целей.

Следовательно, коэффициент полноты представляет собой математическое соотношение между фактическим объемным водоизмещением данного судна и объемным водоизмещением эквивалентного прямоугольного параллелепипеда, имеющего те же размеры при данной осадке.

Математически это объемное водоизмещение, измеренное для этого судна, деленное на объем прямоугольного параллелепипеда равной длины, осадки и ширины.

Значение коэффициента полноты или CB всегда находится в диапазоне от 0 до 1. Это значение по существу определяет полноту или тонкость формы корпуса. При более высоких значениях CB форма корпуса судна считается более полной, а при более низких значениях — более тонкой. Например, военные корабли, такие как быстроходные корветы или фрегаты, имеют коэффициент полноты всего 0,5–0,6.

С другой стороны, грузовые суда более полной формы, такие как балкеры и танкеры, имеют коэффициент полноты в диапазоне от 0,8 до 0,9. В почти идеальных случаях тупая баржа или понтон имеют коэффициент полноты, близкий к единице, поскольку они очень напоминают прямоугольный параллелепипед с некоторыми незначительными отклонениями или без них.

Итак, что приводит к такому коэффициенту полноты для судов?

Ответ снова кроется в характере формы корпуса и всех кривизнах геометрии, таких как очертания палубы, кривизны днища, изгибы трюмов или области днища, формы боковых раковинообразных раструбов, а также характеристики формы корпуса в продольное направление, скуловые формы, кормовой подзор, подъемы или другие различные формы, характерные для формы корпуса.

Блок коэффициент морского судна (коэффициент полноты)

Однако в некоторых типичных конструкциях, таких как буксиры сопровождения, некоторые суда оффшорного и научно-исследовательского типа или несколько судов ледового класса, у которых имеется более высокий уровень кривизны корпуса в направлении передней части миделя, то есть продольный центр тяжести судна находится в носовой части, коэффициенты полноты могут быть довольно высокими, и на значение коэффициента полноты в основном влияет кормовая часть корпуса.

Для пассажирских судов и контейнеровозов, где требуется более высокая скорость и, следовательно, более тонкие заходы в стереметрию, имеют относительно более низкое значение коэффициента полноты, не более 0,7-0,75.

Использование коэффициента блочности

Прежде всего, коэффициент полноты используется для понимания характера формы корпуса, а именно, корпус более тонкой или более полной формы. Следовательно, для достижения более высокого значения скорости конструкторы часто должны изменять коэффициент полноты.

Точно так же для снижения потребляемой мощности или достижения более высокой тяговой эффективности коэффициент полноты является важным параметром, который учитывается конструкторами. С другой стороны, коэффициент полноты также по существу переводится в полезный объем или тоннаж судна. Следовательно, учитывая все факторы сопротивления и мощности, их также следует соответствующим образом оптимизировать.

Однако на быстроходных судах с низкими коэффициентами полноты отношение водоизмещения к номинальной длине должно быть низким, чтобы избежать высоких степеней волнового сопротивления.

Это все будут учитывать инженеры при строительстве судна. Нам же, судоводителям, важно понимание этого предмета, для вычисления

• Водоизмещения
• Просадки (squat) при движении
• Грузоподъемности

и некоторых других свойств судна, связанных, например, с маневрированием.

Блок коэффициент морского судна (коэффициент полноты)