ТУС / Учебное пособие по ТУС 1к судоводители

принимать во внимание (это объясняется, прежде всего, тем, что плотность воздуха примерно в 800 раз меньше плотности воды). При наличии встречного ветра достаточной силы воздушное сопротивление резко возрастает.

Таки образом, полное сопротивление при движении судна представляется в виде суммы:

Если известно, полное сопротивление при движении судна с заданной скоростью ( ), то нетрудно определить мощность, которую нужно затратить на передвижение (буксировку) судна с этой скоростью. Эта мощность называется буксировочной

Для того чтобы судно двигалось с постоянной скоростью, его движитель должен непрерывно создавать и поддерживать движущую силу равную по величине и направленную противоположно силе полного сопротивления. Такая движущая сила развиваемая движителем называется упором (Р).

Самым распространенным движителем на транспортных судах является гребной винт.

Мерой совершенства судового движителя является пропульсивный коэффициент полезного действия, представляющий собой отношение буксировочной мощности (Nб), к эффективной мощности (Ne), подведенной к движителю.

Эффективной мощностью (Ne) называется мощность, отдаваемая судовому движителю главным двигателем, которая учитывает потери в движителе и передаче (валопроводе, редукторе и муфте).

Повышению ходкости судна способствуют такие мероприятия по снижению полного сопротивления:

-совершенствование формы корпуса;

-применение бульбообразной формы носовой оконечности;

-уменьшение смоченной поверхности крупных судов (за счѐт увеличения полноты обводов);

-уменьшение количества выступающих частей судна и придания им обтекаемой формы;

- очистка судового корпуса от обрастания;

-покраска подводной части корпуса самополирующимися красками;

-оптимизация параметров гребных винтов, их очистка и полировка.

50

3.9 Понятие о качке судна

Качкой называется совокупность колебательных движений около положения равновесия, совершаемых судном под действием внешних сил. По направлению колебаний различают три основных вида качки:

-бортовую качку, при которой колебания совершаются вокруг продольной оси (Х), проходящей через центр тяжести судна;

-килевую качку, при которой колебания совершаются вокруг поперечной оси (У), проходящей через тот же центр;

-вертикальную качку, при которой колебания совершаются вдоль вертикальной оси (Z), около ватерлинии статического равновесия.

На морском волнении судно, как правило, испытывает все три вида качки одновременно.

Качка характеризуется следующими параметрами:

-амплитуда – максимальное отклонение (угловое в градусах для бортовой ( о) и килевой качки ( о); линейное в метрах ( ), для вертикальной качки) от положения равновесия;

-период – время совершения одного полного колебания, измеряемое в

секундах (для бортовой качки полным будет колебание (Т ), совершенное с одного борта на другой; для килевой качки – с носа на корму и обратно (Т ); для вертикальной качки – от нижнего положения верх и обратно (Т ));

- круговая (угловая) частота – число колебаний за 2 секунд. Практический интерес изучения качки судна связан с учетом целого ряда

вредных последствий, вызываемых ею, и принятием мер, предотвращающих или снижающих их.

Последствия, которые может вызвать качка, разнообразны по своему характеру и степени опасности. Главнейшие из них состоят в следующем:

-появлению опасного крена, который может привести к потере остойчивости и опрокидыванию судна;

-смещению сыпучих грузов, срыву недостаточно закрепленных грузов и судовых механизмов, вследствие наклонений и сил инерции;

-перелому корпуса судна, вызванному возникшими опасными напряжениями и деформациями, в связях и перекрытиях судового корпуса, изза появившихся во время качки чрезмерных дополнительных инерционных сил;

-деформации корпуса от ударов оконечности о воду при продольной качке (явление слеминга);

-заливанию палубы при зарывании корпуса под поверхность волн, что ухудшает условия работы экипажа и может привести к затоплению отсеков судна через грузовые люки и двери надстроек и рубок;

-потери скорости хода судна и увеличению расхода топлива главным двигателем, из-за возрастания сопротивления движения судна и ухудшения работы движителя;

-ухудшению условий работы судовых механизмов и приборов из-за возникших дополнительных динамических нагрузок;

51

-затруднению обслуживания судовых механизмов и управлению судном;

-оказывает вредное физиологическое воздействие на экипаж и пассажиров.

Из сказанного следует, что качка судна является узловой проблемой при изучении поведения судна в море. А ее изучение позволяет найти методы и способы ее умерения путем выбора оптимальной формы корпуса судна при проектировании. Рациональным размещением грузов при погрузке судна, и оптимальным выбором его курса и скорости во время волнения. Кроме того уменьшение амплитуд качки возможно за счет оборудования судна успокоителями качки (скуловые кили, активные и пассивные успокоительные цистерны, бортовые управляемые рули).

3.10 Понятие об управляемости судна

Управляемость – способность судна выдерживать заданное направление движения (устойчивость на курсе) и изменять его по команде судоводителя (поворотливость). Свойства антагонистичны: устойчивые на курсе суда имеют слабую поворотливость (линейные суда), а поворотливые суда (буксиры и другие портовые суда) не устойчивы на курсе (рыскливы).

Судно считается эксплуатационно-устойчивым на курсе, если его удается поддерживать на курсе 3 – 4 небольшими перекладками руля в минуту (2° – 5°).

Поворотливость характеризует манѐвр циркуляция (рис. 3.10).

После перекладки руля на борт судно начинает дрейфовать под действием силы, приложенной к рулю, в сторону, противоположную повороту. Это смещение относительно первоначального направления движения называется обратным смещением. В этот период судно получает крен в сторону поворота. Постепенно судно разворачивается в сторону поворота, траектория его движения становится близкой к окружности. При этом судно наклоняется в другую сторону – наружу от траектории движения. Характерной точкой траектории является точка, в которой диаметральная плоскость судна (ДП) перпендикулярна первоначальному направлению движения судна. Расстояние от начала манѐвра до этой точки называется выдвигом, а поперечное смещение от первоначального направления движения до этой точки называетя прямым смещением. Диаметр правильной окружности, которую начинает описывать судно, называется диаметром циркуляции (Dц).

Расстояние между первоначальным направлением движения и точкой, в которой судно (ДП) повернулось на 180о, называется тактическим диаметром циркуляции. Поворотливость судна обычно оценивается по отношению диаметра циркуляции к длине судна (для морских судов 3 – 5) и периодом циркуляции (Тц).

52

3.11 Понятие о прочности судна

Прочностью называется способность судна воспринимать действующие нагрузки без разрушений и остаточных деформаций.

Нагрузками для корпуса судна являются силы тяжести корпуса, оборудования, устройств, запасов, грузов и снабжения, силы гидростатического давления воды, инерционные силы при качке, удары волн о корпус и т.д.

Корпус судна, с точки зрения прочности, рассматривают как мощную пустотелую коробчатую балку переменного сечения, образованную бортами, днищем и верхней палубой, и подкрепленную поперечными и продольными переборками, платформами и палубами, лежащую на упругом основании.

Постоянные силы, действующие на судно, в целом, взаимно уравновешиваются (силы тяжести и силы поддержания), но они распределены неодинаково по длине судна. Поэтому в пределах каждого ограниченного участка длины преобладают те или иные силы. Из-за этого возникает деформирующая корпус судна нагрузка, приводящая к появлению перерезывающих сил (стремящихся сместить одну часть корпуса относительно другой) и изгибающих моментов, стремящихся переломить корпус судна.

Поэтому корпус деформируется как балка, получая прогиб или перегиб. Прочность этой балки-корпуса называется общей прочностью, и нормируется Правилами Регистра судоходства.

Под местной прочностью понимают прочность отдельных частей корпуса: днищевых и палубных перекрытий, переборок и платформ, крышек грузовых люков и других конструкций. Местная прочность также должна быть обеспечена, ее нарушение может привести к аварийным последствиям – нарушению непроницаемости корпуса, смещению грузов и другим опасным ситуациям. Прочность отдельных конструкций корпуса судна регламентируется Правилами Регистра судоходства.

В судовой документации оговариваются предельные допустимые нагрузки на отдельные конструкции в виде наибольших нагрузок на 1 м 2 площади днищевых и палубных перекрытий, люковых крышек и т. д. Контроль местной прочности состоит в недопущении перегрузок конструкций по сравнению с установленными для них предельными значениями.

Контроль за обеспечением общей и местной прочности судна в рейсе ведут капитан и его помощники.

Контрольные вопросы

1.Что такое массовое (объемное) водоизмещение судна?

2.Что такое дедвейт судна?

3.Что такое чистая грузоподъемность судна?

4.Что такое грузовместимость судна?

5.Понятие плавучести судна?

6.Грузовая марка судна?

53

7.Понятие остойчивости судна?

8.Понятие ходкости?

9.Составляющие полного сопротивления воды движению судна?

10.Что такое пропульсивный коэффициент?

11.Понятие качки судна. Виды качки?

12.Последствия качки?

13.Понятие управляемости судна?

14.Понятие общей прочности корпуса судна?

15.Понятие местной прочности корпуса судна?

54

Рис. 3.1 Условия равновесия судна

Рис. 3.2 Посадка судна прямо и на ровный киль

Рис. 3.3 Посадка судна на ровный киль с креном

Рис. 3.4 Посадка судна прямо с дифферентом

55

56

Рис. 3.5 Марки углубления

Рис. 3.6 Знак грузовой марки и линии палубы

57

Рис. 3.7 Знак грузовой марки

58

Рис. 3.8 Неостойчивое судно

Рис. 3.9 Остойчивое судно

59