Геометрия корпуса судна. Теоретический чертеж. Посадка судна.
Ввиду сложности формы обводы корпуса задаются графически в виде теоретического чертежа. На теоретическом чертеже изображены проекции на главные взаимно перпендикулярные плоскости линии пересечения теоретической поверхности корпуса с плоскостями, параллельными главным плоскостям. Под теоретической поверхностью понимают внутреннюю поверхность обшивки корпуса (без учета толщины обшивки и выступающих частей). Исключения составляют суда с деревянными и пластмассовыми корпусами, для которых на теоретическом чертеже изображают наружную поверхность корпуса.
В качестве главных плоскостей принимают:
- диаметральную плоскость (ДП) - вертикальную продольную плоскость, делящую корпус судна на две симметричные части - правую (правый борт) и левую (левый борт);
-
плоскость мидель шпангоута (
)
- вертикальную поперечную плоскость,
проходящую по середине длины судна и
делящую корпус на носовую и кормовую
части;
- основную плоскость (ОП) - горизонтальную плоскость, проходящую через нижнюю точку теоретической поверхности корпуса судна в плоскости мидель-шпангоута.
Линии пересечения теоретической поверхности корпуса с плоскостями параллельным ДП называют батоксами, с плоскостями параллельными ОП - теоретическими ватерлиниями (ВЛ), с плоскостями, параллельными плоскости мидель–шпангоута - теоретическими шпангоутами.
Л
инии
пересечения ОП с ДП и ОП с плоскостью
мидель-шпангоута дают продольную и
поперечную основные линии.
Пересечение ДП с корпусом образуют линию киля, форштевня, ахтерштевня и верхней палубы.
Совокупность проекций батоксов, теоретических ватерлиний и шпангоутов на ДП называется боком, на ОП - полуширотой, на плоскость мидель - шпангоута - корпусом. Эти три вида и составляют теоретический чертеж судна (рис. 9).
Рис.9. Теоретический чертеж судна
Каждое сечение проектируется на одну из плоскостей в своем истинном виде, а на две другие в виде прямых линий. Например, на виде «бок» в истинном виде представлены батоксы, а теоретические шпангоуты и ватерлинии в виде прямых. Из последних выделяют
конструктивную ватерлинию (КВЛ), по которую судно плавает с полной нагрузкой по проектную осадку. Любая другая ватерлиния, соответствующая конкретному случаю нагрузки называется действующей (расчетной) и обозначается (WL).
Ч
исло
теоретических шпангоутов, как правило,
принимается равными 11 или 21, которые
образуют соответственно 10 или 20
теоретических шпаций.
Линии пересечения диаметральной плоскости с вертикальными поперечными плоскостями, проходящими через крайнюю носовую точку КВЛ и точку ее пересечения с осью баллера, называется соответственно носовым (НП) и кормовым (КП) перпендикулярами. При отсутствии баллера кормовой перпендикуляр получают, проводя вертикальную поперечную плоскость на расстоянии 97% длины судна по КВЛ от носового перпендикуляра.
Рис.10. Главные плоскости теоретического чертежа
Для расчета статики судна используют прямоугольную систему координат oxyz (рис. 10). Координатные плоскости системы oxyz совпадают с диаметральной плоскостью (ДП) xoz, плоскостью мидель - шпангоута yoz и основной плоскостью xoy. Начало координат располагают в точке 0, а оси направляют соответственно в нос, на правый борт и вертикально вверх.
Теоретический чертеж предназначен для наглядного изображения обводов корпуса, расчетного определения характеристик эксплуатационных качеств судна, разработки проектных чертежей.
Расчеты мореходных качеств судна в условиях его эксплуатации проводятся по документации, в которой используются данные, полученные из теоретического чертежа. Теоретический чертеж применяется при проведении ремонтных работ по корпусу, при доковании судна.
Различают две группы главных размерений корпуса судна (рис.11) в зависимости от того, связаны они или не связаны с положением ватерлинии:
1) размеры, не связанные с положением судна относительно поверхности воды (чисто конструктивные размеры);
2
)
размеры, связанные с этим положением и
характеризующие деление корпуса судна
на надводную и подводную части.
Рис.11. Главные размерения судна
К первой группе размерений относится:
- наибольшая длина судна (Lнб) - представляет собой расстояние по длине между крайними точками носовой и кормовой оконечностей корпуса;
- наибольшая ширина судна (Внб) - расстояние по ширине между крайними точками корпуса;
- высота борта (D) - расстояние, измеренное в мидельном сечении от основной плоскости до линии палубы у борта.
С поправками на выступающие части величины Lнб и Внб являются габаритными размерами судна (Lгб, Вгб ).
Во вторую группу главных размерений судна входят:
- длина судна по КВЛ (Lквл) - расстояние между точками пересечения КВЛ с диаметральной плоскостью судна;
- длина судна (L) - расстояние между носовым и кормовым перпендикулярами;
- осадка судна (d) - вертикальное расстояние в плоскости мидель-шпангоута от основной плоскости до действующей (расчетной) ватерлинии. В условиях эксплуатации судна часто используют габаритную осадку, отсчитываемую от нижней кромки киля. Габаритные осадки определяют по маркам углубления, нанесенным на бортах (рис.13);
- высота надводного борта (F) - расстояние по высоте от действующей ватерлинии до линии палубы у борта;
- ширина судна по КВЛ (Вквл) - наибольшая ширина конструктивной ватерлинии судна.
Для приближенной и сравнительной оценки мореходных качеств судов используются соотношения главных размерений и коэффициенты полноты. Чаще других используются соотношения:
L/B (относительное удлинение) - определяет ходкость судна;
B/d - характеризует остойчивость и ходкость судна;
D/d - определяет плавучесть и остойчивость судна на больших углах наклонения.
Основными безразмерными коэффициентами полноты корпуса судна являются:
α = S /LB - коэффициент полноты ватерлинии - отношение площади ватерлинии к площади прямоугольника со сторонами L и B (рис.12, а);
= ω /Bd - коэффициент полноты мидель-шпангоута - отношение погруженной площади мидель-шпангоута ω к площади прямоугольника со сторонами B и d (рис.12, б);
= V /LBd - коэффициент общей полноты - отношение объема подводной части V к объему параллелепипеда со сторонами L, B и d (рис.12, в);
φ = V /ωL = LBd /BdL = / - коэффициент продольной полноты - отношение объема подводной части судна V к объему цилиндра, имеющего в основании погруженную площадь мидель-шпангоута ω и длину L (рис.12, г);
χ = V /Sd = LBd /αLBd = /α - коэффициент вертикальной полноты - отношение объема подводной части судна к объему ци-
линдра, имеющего в основании площадь ватерлинии S и высоту d (рис.12, д).
Рис.12. Коэффициенты теоретического чертежа
Быстроходные суда имеют небольшие значения α, и φ, характеризующие более заостренную и удобообтекаемую форму. С увеличением ухудшается начальная остойчивость, а с увеличением α она, наоборот, увеличивается.
Для различных типов судов характерны определенные соотношения главных размерений и коэффициенты полноты корпуса (табл. 1.)