Таблицы нагрузки

•При проектировании судна одной из важнейших величин, которые требуется определить, является водоизмещение. Расчет водоизмещения производится с помощью “стандартных таблиц нагрузки”. Эти таблицы впервые были введены еще в начале ХХ века; в разных странах они несколько различны и изменяются со временем. Примерный вид их показан в таблице.

•Необходимость таблиц нагрузки, с одной стороны, заключается в том, чтобы не упустить каких-либо ее составляющих, с другой, в том, что различные составляющие определяются по различным зависимостям.

Код	Наименование	Р,		Плечи, м				Моменты, тм			Приме
элемента	элемента	т									чания
нагрузки	нагрузки		x		y		z	Px	Py	Pz
01	Корпус
	.......
	Судно в грузу

Таблицы нагрузки

•Всё водоизмещение судна укрупненно делится на разделы: 01 - корпус; 02 - устройства судовые; 03 - системы; 04 - установка энергетическая; 05 - электроэнергетическая система, внутрисудовая связь и управление; 07 - вооружение; 09 - запасные части; 10 - балласт; 11 - запас водоизмещения и остойчивости; 12 - постоянные жидкие грузы; 13 - снабжение, имущество; 14 - экипаж, провизия, вода, расходные материалы; 15 - груз перевозимый; 16 - запасы топлива, масла, воды; 17 - переменные жидкие грузы; 18 - жидкий балласт; 19 - грузы, снабжение, балласт дополнительный. Здесь некоторые номера разделов, относящиеся к военным кораблям, отсутствуют.

•Разделы разбиваются на более мелкие элементы - группы (например, 0101 - корпус металлический; 0102 - фундаменты, подкрепления; 0103 - дельные вещи; 0104 - неметаллические части корпуса; 0105 - покрытия, окраска; 0106 - изоляция; 0107 - воздух в корпусе; 0108 - оборудование помещений, постов. В свою очередь, группы делятся на подгруппы, а они - на наиболее мелкие слагаемые - статьи. Конечно, масса различных слагаемых может различаться во много раз, а немало статей, предусмотренных стандартными таблицами нагрузки, может вообще отсутствовать на данном судне. Такие таблицы дают возможность с необходимой точностью рассчитать водоизмещение и координаты ЦТ судна, при различных состояниях нагрузки: порожнем, в полном грузу и других типовых случаях.

Плавучесть

•В соответствии с уравнением плавучести, масса воды в объеме подводной части судна должна уравновешивать массу судна. Таким образом, необходимо уметь определять величину подводного объема и координаты его ЦТ. Если можно ограничиться одной координатой – абсциссой, для этих целей может служить кривая, называемая строевой по шпангоутам. Ординаты этой кривой в определенном масштабе равны площадям погруженной части шпангоутов, площадь равна объемному водоизмещению судна, а абсцисса ЦТ этой площади - абсциссе ЦВ.

Плавучесть

•В судостроительных расчетах для определения площадей криволинейных фигур используют правила приближенного интегрирования. Среди них широкое распространение получило правило трапеций. В соответствии с ним, фактическую площадь фигуры заменяют площадью трапеций, полученных путем разбиения фигуры на равные отрезки длиной L и соединения концов соседних ординат прямыми линиями, как показано на рисунке.

					Yi
10	9	8	i+1	i	2	1	0 шп.

Правило трапеций

Площадь криволинейной фигуры определяется по формуле:

S L y L y

испрi i

y0 yn .

2

•Слагаемое (y0 + yn) / 2 принято называть поправкой; n - количество интервалов разбиения, в нашем примере n = 10.

Приведённые ординаты

•При определении площадей шпангоутов на самой нижней (нулевой) ватерлинии необходимо вместо действительных ординат брать приведенные, которые получаются уравниванием площадей, как показано на рис. 3. Для этого из точки пересечения контура шпангоута с 1-й ватерлинией проводят прямую так, чтобы площади отрезанного и добавленного участков были (на глаз) равны, и в точке пересечения контура шпангоута с 0-й ватерлинией берут приведенную ординату. При расчете площадей ватерлиний приведенные ординаты вводятся на концевых шпангоутах.

Y1

1 ВЛ

0 ВЛ

Y0

Плавучесть

Площадь шпангоута рассчитывается по формуле:

	yi
2 Т

y0 yn .

2

Множитель 2 учитывает то обстоятельство, что ординаты пред- ставляют собой полуширины, а не полные ширины. T - расстояние между ватерлиниями.

•После того, как будут найдены площади всех шпангоутов, можно построить строевую по шпангоутам. По горизонтали откладываются номера шпангоутов (нос справа, корма слева, нумерация с носа в корму; заметим, что в ряде стран шпангоуты нумеруются, наоборот, с

кормы в нос) в удобном масштабе, по вертикали - площади i. Масштаб площадей рекомендуется выбирать таким, чтобы вертикальный размер рисунка был примерно в 2 - 3 раза меньше, чем горизонтальный.

Плавучесть

•По строевой по шпангоутам объемное водоизмещение рассчитывается по правилу трапеций, точно так же, как и площади шпангоутов:

				0	n
V	L		i			.
					2

А б с ц и с с у Ц В н а хо д я т п о с л е д ую щ е й ф о р м у л е :

x c	i x i	L			i 5 i		.
	i					i
З д е с ь и д а л е е п р е д п о л а га е тс я , ч то о б щ е е к о л и ч е с тв о те о р е ти ч е -
с к и х ш п а н го уто в –		1 1 (а	н е		2 1 ,	к а к в о б ы ч н ы х р а с ч е та х ), а с у м м ы - и с -
п р а в л е н н ы е .

Плавучесть

К о э ф ф и ц и е н т п о л н о т ы м и д е л ь -ш п а н г о у т а

			y i	.
		n y n

О б р а т и м в н и м а н и е н а т о , ч т о с а м а я н и ж н я я В Л - н у л е в а я , т .е . n - н е ч и с л о В Л , а ч и с л о и н т е р в а л о в м е ж д у н и м и , к о т о р о е н а 1 м е н ь ш е ( n =

4 ). О р д и н а т ы y i б е р у т с я н а м и д е л ь -ш п а н г о у т е , н а 0 -й В Л о р д и н а т а п р и - в е д е н н а я .

А н а л о г и ч н о р а с с ч и т ы в а е т с я к о э ф ф и ц и е н т п о л н о т ы п л о щ а д и В Л :

		y i				y i	,
		n y n	2		1 0 y 5

н о з д е с ь о р д и н а т ы y i б е р у т с я н а К В Л , а n = 1 0 . К о э ф ф и ц и е н т о б щ е й п о л н о т ы

		i					i	.
		n n	2		1 0		5

Плавучесть

•Как видим, рассмотренные расчеты достаточно просты. Однако далеко не во всех случаях, встречающихся на практике, можно воспользоваться приведенными формулами, которые предполагают, что судно сидит прямо, на ровный киль и имеет осадку, соответствующую одной из теоретических ватерлиний. Так, если судно имеет дифферент, для вычисления водоизмещения и абсциссы ЦВ служит так называемый “масштаб Бонжана” - кривые зависимостей площадей шпангоутов от осадки. Он может иметь различный вид. Часто на горизонтальной оси точками в некотором масштабе отмечают теоретические шпангоуты, через эти точки проводят вертикальные прямые, которые служат осями отсчета площадей, а сами площади откладывают вправо от осей (или в носу - влево, в корме - вправо). При использовании масштаба Бонжана в такой форме на нем проводят наклонную ватерлинию, через точки ее пересечения с вертикальными осями (шпангоутами) проводят горизонтальные линии, вдоль которых измеряют площади шпангоутов. Далее расчет выполняется обычным способом. Другая форма масштаба Бонжана - все кривые площадей строятся от одной вертикальной оси (носовые шпангоуты - вправо, кормовые - влево), вместо проведения наклонной ВЛ рассчитывают осадки на каждом шпангоуте, их откладывают по вертикальной оси и т.д. Наконец, масштаб Бонжана может быть представлен в табличной форме.