Cудовое конструирование / ЛЕКЦИЯ 1

ЛЕКЦИЯ №1

Введение. Предмет и задачи курса. Связь курса со специальными дисциплинами. Эксплуатационные и мореходные качества судов и их измерители.

«Теория устройства судна» является одной из основных учебных дисциплин, необходимых для базовой подготовки современных квалифицированных морских инженеров. Она тесно связана с целым рядом специальных инженерных дисциплин, таких как «Теория корабля», «Конструкция и проектирование корпуса», «Технология судостроения», «Строительная механика корабля», «Гидромеханика».

Целью изучения дисциплины является приобретение знаний по мореходным качествам судов и их зависимости от характеристик самого судна и окружающей среды, конструкции и прочности корпуса, судовых устройств и систем, этапов проектирования, постройки и ремонта судов. Получение навыков для оценки мореходных качеств и умения связывать характеристики, качества и условия эксплуатации судов с характеристиками и условиями эксплуатации судовых энергетических установок.

Основными задачами курса является изучение:

- физической сути и принципов расчета мореходных качеств, прочности, конструирования и конструкций металлических судов;

- состава, назначения и принципов действия основных судовых систем и устройств;

- организации судостроительного производства, этапов постройки и ремонта судна.

Судовые устройства играют решающую роль в обеспечении надежной и эффективной эксплуатации морских судов, а также безопасности находящихся на борту людей. При всем многообразии выполняемых функций и архитектурно-конструктивных типов (АКТ) они имеют общий признак – их основные элементы располагаются вне корпуса судна.

К функциям традиционных судовых устройств относятся управление движением судна, его удержание в заданном районе акватории или у причальной стенки, обеспечение буксировки, грузовых и спасательных операций.

Современное судно, как сложное инженерное сооружение, должно обладать целым рядом эксплуатационных и мореходных качеств. К эксплуатационным качествам судна относят грузовместимость (валовую и чистую) и быстроходность. К мореходным качествам – плавучесть, непотопляемость, остойчивость, прочность и управляемость.

Эксплуатационные качества судна определяют путем проведения обмера судна.

В 1854 г. после введения метода обмера Мурсома (D. Moorsom) в Англии величину судна стали определять с помощью меры внутреннего пространства. Мера в 100 куб. футов называется «тонной» (бочкой); отсюда, поскольку результаты обмера вносятся в судовой регистр, возникла регистровая тонна: 1 рег.т = 100 куб.футам = 2,83 м3.

Тонна в качестве меры объема используется со времен торгового союза Ганзы, когда величину судна (грузовместимость) определяли количеством вмещающихся в трюмы бочек. Грузоподъемность или водоизмещение в то время не считали подходящими мерами для определения величины судна.

Метод обмера по Мурсому (иногда со значительными отклонениями) с тех пор является основой при составлении Правил обмера для многих государств и акционерных обществ, эксплуатирующих каналы, через которые осуществляются морские перевозки, а также при составлении международных Правил обмера судов.

Обмер судна является административным актом, который проводится особыми государственными органами и оформляется составлением официального документа - мерительного свидетельства, в котором указываются брутто-вместимость (валовая), нетто-вместимость (чистая) и размеры идентичности судна. Пример обмеряемых помещений показан на рис.1.

Рис.1 - Обмер судна: а — полнонаборное судно; b — шельтердечное судно.

1 — румпельное отделение; 2 — ахтерпик (балластная вода); 3 — трюм; 4 — туннель гребного вала; 5 — машинное отделение; 6 — двойное дно; 7 — форпик (балластная вода); 8 — тросовая кладовая; 9 — боцманские помещения (кладовые); 10 — цепной ящик; И — пространство между комингсами люков; 12 — каюты офицеров и команды; 13 — рулевая рубка; 14 — штурманская и радиорубки; 15 — санузел; 16 — световые и воздушные шахты; 17 — пассажирские каюты; 18 — камбуз; 19 — грузовая канцелярия; 20 — каюты команды; 21 — пространство под шельтердечной палубой (твиндек); 22 — обмерный люк; 23 — открытый бак.

Результаты обмера служат коммерческим и статистическим целям. В соответствии с ними устанавливаются законы об уплате портовых и лоцманских пошлин, пошлин за прохождение каналов и об уплате других налогов, производится набор команды на суда и статистический учет брутто-регистрового тоннажа торгового флота соответствующей страны. Кроме того, данные обмера важны для технического оборудования судна аварийным инвентарем, рулевыми и другими устройствами, противопожарными средствами, телеграфными, радио- и пеленгаторными установками и др. Брутто-регистровый тоннаж флотов отдельных стран учитывается при определении состава участников международных конференций, принимающих различные конвенции, и т. д.

В ряде стран применяются международные Правила обмера морских судов согласно Соглашению о единой системе обмера судов, заключенному 10 июня 1947 г. в г. Осло. В результате этого обмера составляется международное мерительное свидетельство, которое признается всеми странами - участниками соглашения без дополнительной проверки. Наряду с международным мерительным свидетельством существуют еще национальные мерительные свидетельства и мерительные свидетельства для прохода через Суэцкий и Панамский каналы. По международной системе обмера определяют валовую вместимость и путем определенных вычетов - чистую вместимость.

Валовая вместимость (BRT) – это общая вместимость всех водонепроницаемо-закрытых помещений. Таким образом она указывает общий внутренний объем судна, в который входят следующие составляющие:

• объем помещений под обмерной палубой (объем трюма под палубой);

• объем помещений между обмерной и верхней палубами;

• объем закрытых помещений, расположенных на верхней палубе и над ней (надстройки);

• объем пространства между комингсами люков.

Обмерной палубой на судах, имеющих не более двух палуб, считается самая верхняя палуба, а на судах с тремя и более палубами – вторая снизу.

В валовую вместимость не включаются следующие закрытые помещения, если они предназначены и пригодны исключительно для названных целей и применяются только для этого: помещения в которых находятся энергетическая и электротехническая установки, а также воздухоприемные системы; помещения вспомогательных механизмов (холодильных установок, лифтов, насосов, цепных ящиков и т.д.); сходы и тамбуры; санузлы для команды и пассажиров; цистерны водяного балласта и др.

Чистая вместимость (NRT) – это полезный объем для размещения пассажиров и грузов, т.е. коммерческий объем. Он образуется путем вычета из валовой вместимости следующих составляющих:

• помещений для экипажа и судоводителей;

• навигационных помещений;

• цистерн и водяного балласта;

• машинного отделения (помещения энергетической установки).

Для указания вместимости судна на его борту наносят грузовые марки (рис.2).

Рис.2 – Грузовые марки: 1 – тоннажная марка; 2 – грузовая марка

Рассмотрим понятия мореходных качеств судна.

Плавучесть — способность судна плавать при заданной осадке, имея на борту заданное количество людей и груза.

Непотопляемость – способность судна оставаться на плаву и не опрокидываться при аварийном затоплении одного или нескольких отсеков.

Остойчивость – способность судна, выведенного из положения нормального равновесия какими-либо внешними силами, возвращаться в свое первоначальное положение после прекращения действия этих сил. К внешним силам в данном случае относятся ветер, волны, перемещение грузов и людей, а также центробежные силы и моменты, возникающие при поворотах судна. Судоводитель обязан знать особенности своего судна и правильно оценивать факторы, влияющие на его остойчивость. Различают поперечную и продольную остойчивость.

Эти три навигационных качества являются также разделами статики корабля. Динамика корабля изучает следующие три навигационных качества корабля:

Управляемость — способность судна двигаться по заданной прямолинейной и криволинейной траектории. Управляемость является одним из основных навигационных качеств и маневренных элементов судна и характеризуется поворотливостью и устойчивостью судна на курсе.

Поворотливостью называется способность судна быстро изменять направление движения под действием руля.

Устойчивость на курсе — способность судна сохранять прямолинейное движение, заданное судоводителем при минимальном использовании руля.

Поворотливость и устойчивость на курсе противоположны по требованиям, предъявляемым им. Чем лучше поворотливость судна, тем оно менее устойчиво на курсе, и, наоборот. Неустойчивое на курсе судно самопроизвольно часто и быстро отклоняется от заданного курса. Это свойство называется рыскливостью.

Ходкость – способность судна двигаться с заданной скоростью при минимальной затрате мощности энергетической установки.

Плавность качки – способность судна раскачиваться на взволнованном море с как можно меньшей частотой и амплитудой.

Прочность – способность судна не разрушаться и не получать остаточных деформаций при действии различных нагрузок во время эксплуатации судна.

Так как суда строят для выполнения каких-либо задач, они должны окупаться и приносить прибыль, они должны обладать еще и эксплуатационно-экономическими качествами.

К эксплуатационно-экономическим качествам судна относятся:

Грузоподъемность – вес груза, принимаемого на судно при заданной высо-те надводного борта. Различают дедвейт – полную грузоподъемность судна, куда входят все переменные грузы на судне (образно говоря, все, что можно с судна унести, включая горючее и грязную воду), и чистую грузоподъемность – предельный вес коммерческого груза, который может взять данное судно.

Грузовместимость – объем помещений на судне. Различают валовую вместимость – объем всех помещений на судне за исключением междудонного пространства, топливных и балластных цистерн, и чистую вместимость – объем только коммерчески эксплуатируемых помещений. Грузовместимость измеряется в регистровых тоннах. 1рег. т =2,83 м³, что соответствует 100 кубическим футам.

Пассажировместимость – число пассажирских мест на судне.

Скорость хода. Скорость хода речных судов измеряется в км/час, скорость морских – в узлах. 1узел = 1 морской миле в час = 1,852 км/час.

Дальность плавания – расстояние, которое может преодолеть судно без пополнения запасов топлива, продовольствия и питьевой воды.

Автономность – время работы судна без пополнения запасов топлива, питьевой воды и продовольствия.

Обитаемость – комплексная характеристика, показывающая степень приспособленности судна к жизнедеятельности пассажиров и экипажа. Это размеры и освещенность помещений, уровень шума и вибраций, влажность и температура помещений.

Строительная стоимость – стоимость проектирования, постройки судна и его комплектации.

Эксплуатационные расходы на содержание судна.

8