СТАТИКА КОРАБЛЯ
Плавучесть
Теория корабля
•Перейдем к рассмотрению различных качеств судна. Их изучением занимается несколько наук, среди которых важное место занимает теория корабля - наука о мореходных качествах судов. Теория корабля подразделяется на два больших раздела: статику и динамику. Статика корабля занимается изучением поведения судов под действием постоянных или медленно изменяющихся сил (при этом судно, как правило, не имеет хода), а динамика изучает различные виды движения судов.
•В свою очередь, статика состоит из четырех частей: плавучести, остойчивости, непотопляемости; сюда же по традиции относят
спуск судов, хотя это, несомненно, динамический процесс. Дело в том, что расчеты спуска часто делаются в квазистатической постановке - это значит, что весь процесс спуска делится на небольшие интервалы по времени, в течение которых действующие силы считают постоянными.
Плавучесть
•Плавучесть – это способность судна плавать в определенном положении относительно поверхности воды, неся на себе предусмотренные грузы.
•Архимед более 2200 лет назад открыл закон, носящий его имя, согласно которому вес судна равен весу вытесненной им воды, причем линии действия этих сил совпадают. Можно сказать, и то с некоторыми оговорками, что этот закон - единственный точный закон в судостроении. В настоящее время предпочитают говорить не о весе, а о массе, при этом закон Архимеда можно записать в виде:
D V.
Здесь D - водоизмещение (масса) судна; раньше его называли «весовое водоизмещение»; оно измеряется в тоннах;
- массовая плотность воды, в которой плавает судно; для мор- скойводы в расчетахпринимают = 1,025 т/м3;
V- объемное водоизмещение, т.е. объем подводнойчастисудна, изме- ряемыйв м3.
Плавучесть
•Считают, что сила веса (тяжести) судна с находящимися в нем грузами приложена в точке G - центре тяжести (ЦТ) судна, а сила плавучести (поддержания) - в точке С - центре величины (ЦВ), т.е. центре тяжести подводного объема.
Плавучесть
•Положение судна относительно поверхности воды называется посадкой. Если ЦТ и ЦВ располагаются на одной вертикали, то говорят, что судно плавает прямо и на ровный киль. Если ЦТ и ЦВ располагаются в ДП, но не на одной вертикали, то судно плавает с дифферентом на нос или на корму (дифферентом называют разность осадок носом и кормой). Если ЦТ не располагается в ДП, то судно будет плавать с креном на тот борт, в сторону которого смещен ЦТ. Посадка судна полностью определяется тремя величинами: средней осадкой, углами крена и дифферента.
Плавучесть
•В процессе эксплуатации водоизмещение судна постоянно изменяется. При проектировании судов рассматриваются вполне определенные случаи нагрузки и соответствующие им водоизмещения. У гражданских судов есть два основных водоизмещения, которые учитываются при расчетах: водоизмещение порожнем и в полном грузу. Все остальные водоизмещения по величине находятся между ними.
Плавучесть
•Водоизмещение порожнем - масса порожнего судна, т.е. корпуса, механизмов, оборудования, но без груза, запасов топлива, воды, смазочного масла, продовольствия, экипажа с багажом.
•Водоизмещение в полном грузу - масса судна со всеми запасами и с полной проектной загрузкой. При эксплуатации водоизмещение не может превышать эту величину, установленную из условий обеспечения минимального надводного борта, т.е. запаса плавучести, который влияет на безопасность плавания (при авариях с нарушением непроницаемости корпуса судно не должно тонуть). Каждому судну назначается минимальный надводный борт, который регламентируется международными правилами и Правилами Регистра (Морской Регистр судоходства - Российское классификационное общество, т.е. организация, осуществляющая постоянный надзор за проектированием, постройкой и эксплуатацией судов морского флота; подобные организации имеются в других судостроительных странах). Этот надводный борт зафиксирован в “Свидетельстве о грузовой марке”, которое выдается на судно, и отмечен на обоих бортах специальным знаком, который называется “грузовая марка”.
Грузовая марка
•Грузовая марка наносится в районе мидель-шпангоута и состоит из трех элементов: палубной линии, диска (круга или диска Плимсоля) и гребенки осадок. Верхняя кромка палубной линии располагается на уровне линии палубы переборок у борта (палуба переборок - та, до которой доводятся водонепроницаемые поперечные переборки). Диск Плимсоля - круг диаметром 400 мм, пересеченный горизонтальной линией, от верхней кромки которой отсчитывается минимальный надводный борт. Линии на гребенке показывают максимально допустимые осадки для различных условий. Судно, надводный борт которого меньше минимального, не выпустят из порта. Типичный вид грузовой марки показан на рисунке:
Палубная линия
|
Осадки: |
Диск Плимсоля |
ПТ |
|
П |
|
Т |
|
Л |
|
З |
|
ЗСА |
Грузовая марка: ПТ - пресная тропическая; П - пресная; Т - тропическая; Л - летняя; З - зимняя; ЗСА - зимняя для Северной Атлантики
Грузовая марка
•Особую грузовую марку имеют лесовозы, у которых груз леса на палубе при авариях создает дополнительную плавучесть, что дает возможность уменьшить надводный борт. Встречается также тоннажная марка, которая давала определенные льготы при расчете вместимости судна (с точки зрения различных сборов).
Марки углубления
•На бортах судна в носу и в корме, часто также и на миделе наносят марки углубления, которые служат для определения осадок, крена и дифферента. Марки представляют собой числа (арабские, если осадка измеряется в дециметрах, или римские, если в футах; 1 фут = 0,3048 м), отсчет осадок производится по нижней кромке этих чисел.