Кривые элементов теоретического чертежа

•Для выполнения различных расчетов по статике корабля (и ряда других, предполагающих использование теоретического чертежа) при проектировании судна строятся и другие кривые. К числу наиболее важных следует отнести кривые элементов теоретического чертежа

(КЭТЧ), которые в зарубежной документации нередко называются “гидростатические кривые”.

•На чертеже изображаются зависимости различных элементов (характеристик) формы корпуса от осадки для случая посадки судна без крена и дифферента; ось осадок проводится вертикально. Для удобства работы часто наносится сантиметровая сетка (или он выполняется на миллиметровой бумаге). Оси отсчета различных величин могут не совпадать, чтобы чертеж лучше читался. Назовем эти элементы.

Кривые элементов теоретического чертежа

•Объемное V и весовое (массовое) D водоизмещение - эти две кривые вычерчиваются в соответствующих друг другу масштабах и проходят через весь чертеж. Часто эти кривые называют “грузовой размер”.

•Координаты ЦВ xc и zc - вычерчиваются в одном масштабе. Аппликата ЦВ вычисляется примерно так же, как и абсцисса, но для этой цели используется строевая по ватерлиниям.

•Площадь ВЛ S и абсцисса ее ЦТ xf. Масштаб кривой xf всегда такой же, как и xc. Способ расчета также аналогичен.

•Центральные моменты инерции площади ВЛ относительно осей х (Ix) и у (If). Для их нахождения используются формулы:

L2			3		L2
		2y dx
Ix					2 y3dx;
L2		12			3 L2

If Iy Sx2f ,

где

I 2 L2yx2dx.

y L2

Кривые элементов теоретического чертежа

•	Поперечный и продольный метацентрические радиусы (эти
	понятия будут разъясняться в следующем разделе):
	r	Ix	;	R	If	.
		V			V

Кривыеr и zc всегдавычерчиваютсяводинаковых масштабах. Наконец, в правой части чертежа изображаются кривые коэффи-

циентов полноты , и . Чаще всего для них принимается масштаб 1 см = 0,1.

С помощью КЭТЧ выполняются разнообразные судостроитель- ные расчеты. Например, изменениесредней осадки врезультате приема малогогруза Р составит

T P .gS

Кривые элементов теоретического чертежа

•

Остойчивость

•Остойчивостью называется способность судна плавать в прямом положении и возвращаться к нему после прекращения действия сил, вызвавших отклонение. Заметим, что равновесие плавающего тела может быть устойчивым, неустойчивым или безразличным; у судна оно должно быть устойчивым.

•Различают поперечную и продольную остойчивость. В первом случае речь идет о наклонениях по крену (вокруг оси х), во втором - по дифференту (вокруг оси у). Продольная остойчивость обычных судов обеспечивается без каких-либо затруднений, обеспечение же поперечной остойчивости требует специального рассмотрения при проектировании, поскольку от нее во многом зависит безопасность плавания. Знание продольной остойчивости необходимо для определения дифферента.

Остойчивость (виды равновесия)

•Устойчивое

•Безразличное

•Неустойчивое

Остойчивость

•Различают также остойчивость начальную, когда наклонения малы (угол крена не превышает 10 - 150, причем палуба не входит в воду, а скула не выходит из воды), и на больших углах крена (при рассмотрении продольной остойчивости большие наклонения принимаются во внимание редко). Наконец, остойчивость может быть статической, когда внешний момент, вызывающий наклонение, прикладывается постепенно, и динамической, если он прикладывается (или изменяется) быстро.

Остойчивость

•Прежде всего рассмотрим начальную поперечную остойчивость. Будем предполагать, что наклонения равнообъемные (т.е. объемы, входящие в воду и выходящие из воды, одинаковы) и происходят вокруг оси Ох; при этом ЦВ перемещается по дуге окружности.

Схема сил, действующих при таком наклонении на угол крена на судно, показана на рисунке. Для удобства судно принято изображать сидящим прямо, а наклонять ватерлинию, поскольку играет роль только их относительное расположение, которое от такого поворота не изменяется.

ВЛ

M

ВЛ0

G

C

ДП

Остойчивость

•Сила тяжести приложена в ЦТ судна G и направлена перпендикулярно

плоскости действующей ватерлинии ВЛ (ВЛ0 - начальная ватерлиния). Сила поддержания приложена в центре величины C и параллельна силе тяжести. При наклонении судна в воду входит некоторый объем (на рисунке - треугольник справа), а такой же по величине объем выходит из воды (слева). В результате ЦВ уже не лежит в ДП, а смещается в сторону наклонения. Точка пересечения линии действия силы поддержания и ДП М носит название “метацентр” и играет исключительно важную роль, поскольку от взаимного расположения метацентра и центра тяжести судна зависят величина (плечо) и знак восстанавливающего момента, возникающего при наклонении (крене) судна. В самом деле, при малых наклонениях равновесие судна будет устойчивым, т.е. судно будет иметь положительную остойчивость, если метацентр располагается выше ЦТ.

•Строго говоря, метацентр – центр кривизны кривой центров величины, т.е. точка пересечения линий действия сил поддержания при двух бесконечно близких углах крена. Если наклонение не является малым, метацентр не располагается в ДП.

Остойчивость

В осстанавливаю щ ий м ом ент при м алы х поперечны х наклонениях рассчиты вается по м етацентрической ф орм уле остойчивости

M D h sin D h ,

где D - весовое водоизм ещ ение судна (здесь и ниж е оно изм еряется в единицах не м ассы , а силы );

h	- начальная поперечная	м ет ацент рическая вы сот а ,
h z c	r z g ; она равна возвы ш ению	м етацентра над центром тяж е-

сти судна и у м ногих судов бы вает близка к 1 м ;

- угол крена в радианах;

•zc - аппликата ЦВ;

•r - поперечный метацентрический радиус, т.е. радиус кривизны кривой (дуги окружности), по которой перемещается ЦВ при малых углах крена;

•zg - аппликата ЦТ; она специально рассчитывается при проектировании и уточняется после постройки судна с помощью опыта кренования.