Проектирование судов

Обычно различают четыре типа формы поперечных сечений судна (четыре типа формы шпангоутов): V-образный, умеренно V-об- разный, умеренно U-образный и U-образный (рис. 8.25).

U-обр.

V-обр.

Рис. 8.25. Основные типы шпангоутов, используемых в поперечных сечениях судна

Форма шпангоута в значительной степени предопределяется формой строевой по шпангоутам и грузовой ватерлинии. В носовой оконечности V-образные шпангоуты хорошо согласуются с выпуклыми и прямыми ватерлиниями, U-образные шпангоуты – с вогнутыми ватерлиниями.

Шпангоуты в носовой оконечности должны иметь достаточный развал в надводной части для уменьшения заливаемости, который должен начинаться не слишком близко от грузовой ватерлинии

стем, чтобы на волнении при погружении носовой оконечности

вводу действующая ватерлиния имела бы достаточную остроту. На современных судах форштевень в надводной части обычно

делают наклонным под углом н до 15–30 (рис. 8.26). Наклонный форштевень позволяет заострить ватерлинии выше грузовой ватерлинии, что несколько уменьшает бурун в носовой оконечности и оказывает благоприятное влияние на килевую качку.

141

Водоизмещение в балластном пробеге Dб Vб находим по гид-

ростатическим кривым (см. рис. 8.20) в зависимости от Tб. Тогда необходимое количество балласта mб

После этого балласт следует разместить в отсеках, для него предназначенных. Это могут быть двойные борта, двойное дно, форпик, объем которых определяется с учетом эпюры емкости. С учетом размещенного балласта рассчитывается центр тяжести судна в балластном переходе. Расчет ведется в табл. 9.1.

Таблица 9.1

Расчет нагрузки и положения ЦТ судна в балластном пробеге с полными запасами

143

Координаты ЦТ судна в балластном пробеге с полными запасами:

9.2.Расчет посадки судна

Вкурсовом проекте посадку судна следует определить как минимум для двух случаев состояния нагрузки судна:

судно в полном грузу и с полными запасами; судно в балластном пробеге с полными запасами.

Расчет посадки судна выполняется на базе последней нагрузки масс и кривых элементов теоретического чертежа. Расчет удобно вести в табл. 9.2.

Полученные по теоретическому чертежу значения h, xc полезно сравнить с полученными ранее при проектировании судна и сделать заключение.

144

Окончание табл. 9.2

9.3. Удифферентовка судна

Удифферентовать судно в полном грузу – это значит так распределить всю нагрузку судна по его длине, чтобы ЦТ судна совпал с принятым положением ЦВ. Как правило, в полном грузу судно должно плавать без дифферента. Исключения встречаются у судов некоторых назначений, например, промысловых. При неполной нагрузке грузовые суда должны плавать с дифферентом на корму. По-

145

ложение ЦТ судна определяется в процессе составления таблицы весовой нагрузки.

При составлении нагрузки судна положение ЦТ отдельных составляющих весов в начальной стадии проектирования принимается по схематическому эскизу общего расположения. Положение ЦВ определяется в процессе составления теоретического чертежа.

Таким образом, задача удифферентовки судна сводится к такому распределению грузов, входящих в нагрузку, при котором положение его ЦТ совпадает с выбранным в соответствии с требованиями гидромеханики положением ЦВ.

Итак, если имеется неравенство xc xg , то для удифферентовки

судна необходимо переместить либо ЦТ в сторону ЦВ, либо ЦВ в сторону ЦТ (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Схема удифферентовки путем совмещения абсцисс ЦТ и ЦВ

Первое достигается перемещением грузов, а второе – изменением теоретического чертежа (изменением намеченной ранее длины судна): это два основных способа для удифферентовки судна. В качестве разновидности первого способа можно назвать удифферентовку путем изменения архитектурного типа судна. Удифферентовка перемещением грузов – наиболее распространенный прием. Широко используется перемещение топлива, различных перевозимых грузов, даже машинных отделений.

Предположим, удифферентовка производится путем перемещения грузов разного удельного веса, равных по объему: например, машинного отделения и грузового трюма (рис. 9.2).

146

от перемещения грузов будет определяться выражением

Q V мхx V грx Vx мх гр .

При гр мх получаем Q < 0 – следовательно, ЦТ смещается

вкорму.

Вобщем виде удифферентовка, связанная с перемещением грузов, может быть представлена следующим образом. Предположим, уравнение моментов, соответствующее проверочному расчету удифферентовки, который производится в табличной форме, будет иметь вид

Dxgo P1x1 P2 x2 ... Pn 1xn 1 Pn xn ,

причем в общем случае xgo не равно абсциссе ЦВ xс. В соответствии с этим требуется переместить некоторые грузы (например, P1 и P2) таким образом, чтобы абсцисса xgo оказалась равной xс. Для этого необходимо удовлетворить уравнению моментов

Dxc P1 x1 x1 P2 x2 x2 ... Pn 1xn 1 Pn xn .

Иначе говоря, необходимо выбрать x1 и x2, чтобы было обеспечено равенство

147

x xc xgo P1 x1 P2 x2

D

или в общем виде

Предположим, что удифферентовка грузового судна осуществляется путем перемещения в нос машинного отделения, а также связанной с ним надстройки и топливного бункера, расположенного в машинном отделении. Перемещение машинного отделения вызовет, кроме того, уменьшение длины носового грузового трюма при таком же удлинении кормового трюма. Поэтому часть перевозимого груза переместится из носового трюма в кормовой на расстоянии lм, равное длине машинного отделения (рис. 9.3).

Pгр

Рис. 9.3. Схема удифферентовки путем смещения МО в носовую часть судна

Предположим вначале, что машинное отделение передвинуто на 1 м. В этом случае вес перемещаемого перевозимого груза найдется по формуле

148

где K – отношение площади поперечного сечения трюма (которая фактически может быть использована для перевозки груза) к произ-

ведению B H hд ;

μ – коэффициент удельной вместимости.

Если Pм, Pн, Pт – вес перемещаемого оборудования машинного отделения, надстройки и топлива в пределах машинного отделения, то тогда в соответствии с формулой (9.1) каждое в отдельности перемещение этих грузов на 1 м изменит абсциссу ЦТ судна на величину

Перемещение же груза Pгр на расстояние lм изменит абсциссу ЦТ судна на величину xгр PгрDlм . Следовательно, при перемещении

машинного отделения в нос на 1 м суммарное изменение абсциссы ЦТ судна выразится формулой

С учетом изложенного, для того чтобы абсцисса ЦТ судна изменилась на заданную величину x, необходимо сместить переборки машинного отделения на величину

годен. В этом случае лучше изменить длину судна и расположение переборок таранного отсека и ахтерпика.

Увеличим длину носовой и кормовой половин корпуса судна на величину 2L , которая мала по сравнению с длиной судна, а потому

149

не окажет существенного влияния на положение ЦТ и ЦВ, с которыми, следовательно, не стоит считаться (рис. 9.4).

За счет удлинения можно сместить все переборки и надстройку, а с ними и все оборудование судна в нос или корму на расстояние 2L .

Предполагается, что водоизмещение судна не изменяется от его удлинения. Это возможно в том случае, если изменение водоизмещения и веса корпуса при удлинении судна компенсируется изменением других элементов. В силу этого удлинение создаст диффе-

рентующий момент M D Pкр 2L , который приведет к изменению абсциссы ЦТ судна на величину

Из формулы (9.9) можно определить приращение длины судна, удовлетворяющее условиям удифферентовки. Удлинение приведет к пересмотру всех принятых ранее элементов судна. Следовательно, длина судна оказывает существенное влияние на условия удифферентовки. Во многих случаях, и особенно при расположении машинных отделений в корме, условия удифферентовки ограничивают практически низкий предел длины судна.

Сущность удифферентовки путем изменения архитектурного типа судна состоит, например, в том, что судно проектировалось как

150