ТУС Экзамен Ответы
.pdfТеория и устройство судна
Ответы на экзаменационные вопросы
1) Запас плавучести и его нормирование. Грузовая марка
Морская практика показала, что безопасная эксплуатация судна возможна только в том случае, когда оно обладает достаточным запасом плавучести.
Запасом плавучести называют непроницаемый для воды объем корпуса судна, расположенный выше ГВЛ и включающий помещения, ограниченные верхней водонепроницаемой палубой, а также водонепроницаемые надстройки и рубки. Фактически он определяет дополнительную нагрузку, которую может принять судно до того, как оно потеряет способность держаться на воде. Запас плавучести, выраженный в процентах от объемного водоизмещения судна, на транспортных грузовых судах составляет 2530 %, на танкерах 10-15, на пассажирских судах 80-100 %.
Необходимый запас плавучести судна обеспечивается назначением ему минимальной высоты надводного борта, достаточной для безопасного плавания в определенных районах и в определенное время года.. В Правилах изложена методика назначения минимального надводного борта в зависимости от длины судна, коэффициента общей полноты, расчетной длины надстроек, седловатости палубы, погиби бимсов и других параметров. Необходимым условием для возможности использования этой методики является удовлетворение содержащихся в Правилах требований к прочности и остойчивости судна и действий его личного состава в море (закрытий отверстий в корпусе, ограждений и др.).
Назначенную судну высоту надводного борта наносят белой или желтой краской на темном фоне или черной краской на светлом фоне на обоих бортах судна в виде грузовой марки, состоящей из трех частей: отметки палубной линии, знака грузовой марки и грузовых марок, указывающих наибольшие осадки, до которых судно может быть нагружено при различных условиях плавания.
Грузовая марка
Знак грузовой марки. 'От верхней кромки палубной линии вертикально вниз откладывают высоту назначенного судну надводного борта и наносят горизонтальную линию длиной 450 мм. Из середины верхней кромки этой линии как из центра описывают круг наружным диаметром 300 мм. Этот круг с пересекающей его горизонтальной линией называют знаком грузовой марки.
Грузовые марки. Применяют следующие грузовые марки, отмечающие положение ГВЛ судна при его загрузке в различных зонах, районах и в разные сезонные периоды плавания:
-марки для судов с минимальным надводным бортом, а также с минимальным лесным надводным бортом;
-марки для парусных и для пассажирских судов;
-марки для грузовых судов с избыточным надводным бортом.
На рис. 1.10 в качестве примера рассматриваются марки, наносимые на судах с минимальным надводным бортом, совершающих международные рейсы. Эти марки представляют собой горизонтальные линии длиной 230 мм, наносимые перпендикулярно вертикальной линии, проведенной на расстоянии 540 мм в нос от центра кольца грузовой марки.
Летняя грузовая марка, обозначаемая буквой Л, соответствует летнему надводному борту и наносится на одном уровне с горизонтальной линией, проходящей через центр круга. Зимней грузовой маркой, обозначаемой буквой 3, отмечают зимний надводный борт, который получается увеличением летнего надводного борта на 1/48 летней осадки. Зимняя грузовая марка ЗСА соответствует зимнему надводному борту для Северной Атлантики, назначаемому для судов , длиной менее 100м и получаемому увеличением зимнего надводного борта на 50 мм. Требуемое Правилами о грузовой марке морских судов увеличение зимнего надводного борта по сравнению с летним объясняется более суровыми условиями плавания в зимнее время, особенно в Северной Атлантике.
Грузовая марка для пресной воды отмечается буквой П и соответствует надводному борту для пресной воды, который определяется вычитанием
из высоты летнего надводного борта изменения осадки судна при переходе из морской воды в пресную. Это изменение осадки (в сантиметрах) выражается формулой (1.33).
Тропическая грузовая марка обозначается буквой Т и соответствует тропическому надводному борту, получаемому уменьшением летнего надводного борта на 1/48 летней осадки. Тропическая грузовая марка для пресной воды ТП соответствует тропическому надводному борту для пресной воды, который получают, уменьшая тропический надводный борт на величину, определяемую формулой (1.33).
Нанесение других перечисленных выше марок для судов, совершающих международные рейсы, а также специальных грузовых марок для судов, не совершающих международных рейсов, рыболовных судов и судов длиной менее 24 м регламентировано упомянутыми выше Правилами о грузовой марке морских судов.
Нанесенные на бортах судна грузовые марки, отвечающие данному сезону, зоне или району, в котором судно может оказаться, не должны быть погружены в воду на протяжении всего плавания судна до прихода в порт назначения. Однако если судно грузится в порту с пресной водой, то соответствующая грузовая марка может быть погружена на величину поправки для пресной воды, указанной в свидетельстве о грузовой марке.
2)Плавучесть. Посадка и параметры еѐ определяющие.
Пл а в у ч е с т ь ю (FLOАTATION) называется способность судна плавать по определенную ватерлинию, неся всю положенную нагрузку.
На судно, как на плавающее тело, постоянно действуют две категории сил: силы тяжести (вес судна) и силы давления воды (гидростатические силы)
. Равнодействующая сил тяжести, которая представляет собой сумму сил тяжести всех элементов судна, определяет вес судна Р. Сила веса при любых положениях судна всегда направлена вертикально вниз. Точка приложения силы веса называется ц е н т р о м т я ж е с т и с у д н а (Centre of gravity) и обозначается буквой G.
Равнодействующая гидростатических сил является результирующей всех сил, возникающих вследствие давления воды на поверхность корпуса судна. Она называется силой плавучести или силой поддержания D'. Сила плавучести направлена по вертикали вверх. Точка приложения силы плавучести называется ц е н т р о м в е л и ч и н ы (Centre of buoyancy).
Эта точка обозначается буквой С или B и находится в центре тяжести подводного объема корпуса.
3) Силы действующие на судно, условия и уравнения равновесия.
На судно, как на плавающее тело, постоянно действуют две категории сил: силы тяжести (вес судна) и силы давления воды (гидростатические силы)
. Равнодействующая сил тяжести, которая представляет собой сумму сил тяжести всех элементов судна, определяет вес судна Р. Сила веса при любых положениях судна всегда направлена вертикально вниз. Точка приложения силы веса называется ц е н т р о м т я ж е с т и с у д н а (Centre of gravity) и обозначается буквой G.
Равнодействующая гидростатических сил является результирующей всех сил, возникающих вследствие давления воды на поверхность корпуса судна. Она называется силой плавучести или силой поддержания D'. Сила плавучести направлена по вертикали вверх. Точка приложения силы плавучести называется ц е н т р о м в е л и ч и н ы (Centre of buoyancy).
Эта точка обозначается буквой С или B и находится в центре тяжести подводного объема корпуса.
4) Расчет объемного водоизмещения и координат центра
величины
Согласно закону Архимеда сила плавучести по модулю равна силе тяжести воды, вытесненной погруженной частью судна:
P=Q=g*D=g* *V (8).
D – масса вытесненой судном воды (массовое водоизмещение);
V – объѐм подводной части судна (объѐмное водоизмещение);
- массовая плотность воды;
g – гравитационное ускорение.
Тогда условие – 1 – можно записать в виде:
P=g*D или P/ g= D (9).
То есть масса судна (P/ g=М) равна массе вытесненной судном (массовому водоизмещению) воды, если судно находится в равновесии.
Условие – 2 – всегда выполняется, так как сила тяжести и поддержания всегда противоположно направлены.
Если судно находится в равновесии, то сила тяжести и поддержания действуют вдоль одной прямой. Поэтому, если судно сидит прямо и на ровный киль, то xg= xc и ,yg= yc. А при дифференте (но без крена) cоотношение между координатами центра тяжести и центра величины (удовлетворяющее условию – 3 - ) может быть определено из рассмотрения треугольника ACG (рис.6)
или:
Таким образом, при равновесии судна с дифферентом соотношение между координатами центра тяжести и центра величины должно удовлетворять уравнению (11).
5) Массовые и объемные характеристики судна и
помещений.
Массовые характеристики судна
Полную массу судна принято разделять на две части. К первой части относятся массы, которые всегда находятся на судне и составляют массу судна порожнем. В эту часть включают металлический корпус с оборудованием, судовые устройства, системы, главные и вспомогательные механизмы и штатное снабжение. Сюда же относят массы воды, топлива и масла, находящиеся в котлах, механизмах и трубопроводах энергетических установок, подготовленных к запуску, и остатки жидких грузов в цистернах, которые не могут быть откачаны (мертвый запас), а также твердый балласт, если он постоянно находится на судне.
Ко второй части относят переменные грузы, т.е. грузы, массы которых могут быть различными от рейса к рейсу, а также изменяться в течение рейса. В эту часть включают перевозимый груз, запасы топлива, воды, смазочных и других расходных материалов, Команду с багажом, запасы провизии и принимаемый жидкий балласт. Все эти переменные массы составляют дедвейт судна, называемый также полной грузоподъемностью.
Дедвейт судна определяется как разность между водоизмещением судна по установленную для него расчетную грузовую ватерлинию при стандартной плотности воды и водоизмещением судна порожнем. Наряду с дедвейтом или полной грузоподъемностью используется понятие полезной или чистой грузоподъемности, состоящей из массы грузов и пассажиров с багажом, перевозка которых является назначением судна. Чистая грузоподъемность определяется как разность между дедвейтом и массой переменных грузов, расходуемых в течение рейса или принимаемых для обеспечения эксплуатации судна.
Объемные характеристики судна
Рассмотрим объемные характеристики судна, которые в дальнейшем будут использоваться при практических расчетах мореходных качеств.
Грузовместимость судна.
Грузовместимостью называется суммарный объем всех помещений судна, предназначенных для размещения перевозимых грузов. Различают грузовместимость насыпную или зерновую и грузовместимость по генеральному грузу или киповую.
Зерновая вместимость грузового помещения определяется как его теоретический объем (т.е. объем, определенный по теоретическому чертежу) за вычетом объема находящегося в нем набора и других конструкций и систем. Обычно зерновая вместимость составляет 95-96% теоретического объема помещения.
Киповая вместимость меньше зерновой, она получается вычетом из последней объемов между шпангоутами, бимсами, стойками переборок, которые не могут быть использованы для размещения штучных грузов.
Судно характеризуется также удельной грузовместимостью χ, которая представляет отношение грузовместимости помещений для перевозимого груза к чистой грузоподъемности и имеет разную величину в зависимости от назначения судна. У судов для генеральных грузов χ=1,9-2,2 м3/т; у лесовозов χ=2,3-2,7 м3/т; у судов для массовых грузов χ =1,4-1,6 м3/т; у
танкеров χ =1,1-1,4 м3/т.
6) Строевые и их свойства.
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.