2. Плавучесть судна. Условия равновесия на воде и посадка судна. Грузоподъемность и пассажировместимость. Валовая вместимость судна.

Все суда характеризуются не только главными размерениями, но также и обобщенными специфическими качествами, названными мореходными, которыми определяется поведение их в плавании, а также эксплуатационными качествами, характеризующими их полезность, удобство и эффективность использования.

К мореходных качествам относятся плавучесть, остойчивость, непотопляемость, ходкость, управляемость и собственно мореходность. Из эксплуатационных качеств можно указать грузоподъемность, пассажировместимость, прочность, надежность, экономичность судна и т.п. К эксплуатационным характеристикам можно, пожалуй, отнести и валовую вместимость судна.

Плавучесть – это способность судна держаться на плаву, имея заданную посадку (осадку, крен и дифферент) при определенной нагрузке.

Чтобы судно находилось в статическим равновесии на спокойной воде необходимо выполнение двух условий:

1. В соответствии с законом Архимеда массовая нагрузка судна (сила тяжести Р) должна быть равна массе вытесненной судном воды, т.е. величине, равной объемному водоизмещению, помноженному на плотность воды, в которой плавает судно (силе поддержания D): P = V = D.

2. Центр тяжести судна (ЦТ) должен располагаться на одной вертикали с центром величины (ЦВ), т.е. точкой приложения равнодействующей всех сил поддержания, действующих со стороны воды на корпус судна, которая находится в центре объема погруженной части корпуса судна.

Если сила поддержания больше силы тяжести, судно всплывает, если меньше – судно погружается. Если эти силы равны, но ЦТ находится не на одной вертикали с ЦВ, то судно плавает в положении равновесия, но имеет постоянный соответственно крен или (и) дифферент.

Отсюда, для того, чтобы судно плавало по конструктивную ватерлинию без крена и дифферента его весовое полное водоизмещение должно быть равно полной нагрузке судна, центр тяжести и центр величины должны лежать на одной прямой, перпендикулярной к плоскости КВЛ и поверхности воды.

Поскольку подводная часть корпуса судна симметрична относительно ДП, то ЦВ всегда лежит в ДП, т.е. задача состоит в том, чтобы загрузка судна была симметрична ДП, тогда крена не будет.

Если из-за неточностей, допущенных при проектировании или постройке судна, ЦТ окажется смещенным в нос или корму от ЦВ, то оно получит наклон – начальный дифферент соответственно на нос или корму. Дифферент существенно влияет на ходовые качества маломерного судна и поведение его на волне. Дифферент на нос всегда нежелателен, а большой дифферент на нос даже опасен, так как судно становится неустойчивым на курсе, сильно зарывается носом во встречную волну. Кроме того, на судах некоторых типов при большом носовом дифференте из воды выходит более широкая кормовая часть корпуса, площадь ватерлинии и ее ширина уменьшаются, вследствие чего судно становится валким (легко получает крен при незначительных кренящих силах).

Чрезмерный дифферент на корму на тихоходной лодке может стать причиной погружения в воду широкого транца и вследствие этого – повышенного сопротивления воды. Кроме того, создается опасность заливания лодки через транец попутной волной или при случайном перемещении в корму пассажира. Об этом нужно помнить и на глиссирующей мотолодке: чтобы избежать заливание мотора при его ремонте на плаву, лучше всего попросить пассажиров переместиться ближе к носу лодки.

В подавляющем большинстве случаев ЦТ и соответственно ЦВ судна располагаются немного в корму от мидель-шпангоута, поскольку носовая часть корпуса более острая, чем кормовая. На водоизмещающих лодках и катерах это смещение невелико – не превышает 10% L. Для более быстроходных, особенно для глиссирующих, желательна более кормовая центровка, при которой ЦТ располагается от транца на расстоянии (35-40)% L. На расчетном режиме движения эти катера поддерживаются гидродинамическими подъемными силами, результирующая которых приложена в кормовой трети днища. Смещение ЦТ к транцу позволяет получить на глиссирующем судне оптимальный угол атаки днища и смоченную длину.

Чтобы судно после постройки и спуска на воду село точно по заданную ватерлинию, конструктор еще при разработке чертежей должен выполнить предварительные расчеты весовой нагрузки и координат центра тяжести судна.

Существенное влияние на дифферент судна оказывают переменные грузы – топливо и вода в цистернах, которые расходуются в течение плавания, а также перемещения экипажа вдоль судна. Поэтому цистерны для расходуемых жидкостей и места для других расходуемых грузов стараются расположить вблизи общего ЦТ.

Разность между величинами водоизмещения полного и водоизмещения порожнем определяет полную грузоподъемность судна. Если из нее вычесть вес экипажа с личными вещами, запасов горючего, провизии и пресной воды, то оставшаяся величина будет определять грузоподъемность судна, т.е. количество полезного груза, которое судно может перевозить. Если судно предназначено для перевозки пассажиров, то, разделив грузоподъемность в кГ на 100 (масса одного человека с вещами) или на 75 (масса одного человека без багажа) получаем количество людей, которое судно может взять на борт (пассажировместимость).

В ряде случаев суда классифицируются по валовой вместимости.

Валовая вместимость – это полный внутренний объем судна, который определяется путем обмера кубатуры судовых помещений, находящихся как под верхней палубой, так и крытых надстроек на верхней палубе и выше. В валовую вместимость не включаются объемы рулевой рубки, камбузов, туалетов, всех световых люков и сходных мелких рубок.

Валовая вместимость измеряется в регистровых тоннах.

Регистровая тонна (р.т.) – единица объема, равная 2,83 куб. м., или, что то же самое, 100 куб. футов, служащая для обмера судов по регистровому тоннажу.

Регистровая тонна принята всеми государствами для расчета валовой вместимости судна в целях возможности введения единой статистики мирового тоннажа плавающих судов, а также для исчисления различных сборов, взимаемых с судов, например, за пользование причалами, проходы через каналы, оплату лоцманов, портовые сборы, стоянки в доке и т.д.

Величина 1 р.т. была подсчитана, когда впервые в XIX веке при введении обмера судов по новой единой системе общую вместимость мирового флота (морского), составлявшую тогда 363.412.500 куб. футов, разделили на его суммарную грузоподъемность, равнявшуюся 3 700 000 т. В результате деления получилось, что в среднем на одну тонну грузоподъемности приходится объем, равный 98,2 куб. фута. Эта величина была округлена до 100 куб. футов, что и равно 2,83 куб. м.

Для упрощения для маломерных судов принято подсчитывать валовую вместимость по формуле «правил классификации и постройки судов внутреннего плавания» Российского Речного Регистра:

V = L х B х T х  + L х B х  х (Н-Т) + Σ l х b х h, м3;

где: L и B – длина и ширина по КВЛ; Т - осадка на миделе по КВЛ; l, b, h - средние длина, ширина, высота надстроек.

Для приближенного расчета валовой вместимости судна, не имеющего надстроек, можно пользоваться формулой

V = d1 . L1 . B1 . H1 , где:

L1 и B1 - наибольшие длина и ширина судна; H1 - высота борта в середине судна; 1 - коэффициент полноты валового объема (выбирается по таблице в зависимости от класса судна).