И элементы теоретического чертежа
Теория и устройство судна
Часть 1. Геометрия корпуса
И плавучесть судна
Учебное пособие
для студентов очного и заочного обучения
специальностей 180403.65 «Судовождение»,
180405.65 «Эксплуатация судовых энергетических установок»,
180407.65 «Эксплуатация судового электрооборудования
и средств автоматики»
Нижний Новгород
Издательство ФБОУ ВПО «ВГАВТ»
УДК 629.5.015.11
К36
Под редакцией д.т.н., проф. Роннова Е.П.
Кеслер, А.А.
Теория и устройство судна. Ч. 1. Геометрия корпуса и плавучесть судна : учеб. пособие / А.А. Кеслер – Н. Новгород : Изд-во ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2012. – с.
Изложены сведения о геометрии корпуса судов различных типов и показателях, характеризующих его размеры и форму; даны требования к построению теоретического чертежа корпуса и выполнению расчетов его основных элементов.
Приведены общие сведения о плавучести и схемах расчетов, выполняемых в практике судоходства для определения посадки судна или ее изменения; рассмотрены вопросы контроля плавучести.
Для студентов очного и заочного обучения специальностей 180403.65 «Судовождение», 180405.65 «Эксплуатация судовых энергетических установок», 180407.65 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики».
Работа рекомендована к изданию кафедрой проектирования и технологии постройки судов (протокол №12 от 27.06.2012 г).
Ó ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2012
Геометрия корпуса судна
И элементы теоретического чертежа
Плавучесть
Понятие плавучести.
Масса и координаты центра масс (тяжести) судна
Для определения посадки судна, с использованием системы уравнений (2.1), необходимо знать его массу и координаты центра тяжести.
Расчет массы судна (D) производится суммированием масс Рi отдельных его элементов, систем, устройств, грузов, запасов и т.д.
,
| где | n | – | число слагаемых; |
| i | – | индекс слагаемой массы. |
При представлении Рi в виде укрупненных масс расчет может быть выполнен по форме табл. 2.1.
Полную массу судна принято разделять на две части. К первой части относят массы, которые всегда находятся на судне: корпус с оборудованием, судовые устройства и системы, главные и вспомогательные механизмы, штатное снабжение, а также минимальное наполнение жидкостями трубопроводов, механизмов и цистерн. Совокупность этих масс составляет массу порожнего судна (масса судна порожнем).
Ко второй части (второй группе масс) относят грузы, массы которых могут изменяться от рейса к рейсу или в течение рейса; это – перевозимый груз, запасы топлива, воды, смазки и других расходных материалов, команда с багажом, запасы провизии, жидкий балласт. Все эти переменные массы образуют дедвейт судна или, иначе, полную грузоподъемность.
Наряду с дедвейтом (полной грузоподъемностью) используется понятие – полезная (чистая) грузоподъемность; последняя состоит из масс грузов и пассажиров с багажом, перевозка которых является назначением судна.
Таблица 2.1
Таблица нагрузки масс судна
| Статьи нагрузки | Pi, т | zgi, м | xgi, м | Mzi, т.м. | Mxi, т.м. |
| 1. водоизмещение порожнем Корпус (с устройствами) Механизмы Системы Электрооборудование, радиооборудование и связь Запас водоизмещения | |||||
| Итого: судно порожнем | |||||
2. Водоизмещение в грузу Судно порожнем   Команда с багажом Пассажиры с багажом Запас топлива и масла Запас воды Запас продовольствия Фекалии и сточные воды Груз в трюме №1 Груз в трюме №2 …………………. Разные массы | |||||
| Итого: судно в грузу |
В соответствии с количеством принятых переменных грузов различают несколько водоизмещений, в том числе, водоизмещение порожнего судна (см. табл. 2.1 – судно порожнем).
Водоизмещение судна с полным грузом – (полное водоизмещение или водоизмещение в полном грузу) – масса судна при наибольшей допустимой осадке, установленной для него в рейсе.
Водоизмещение судна с полным грузом, но с 10% запасов (топлива, масла, провизии и других видов); это соответствует водоизмещению судна при возвращении его из рейса.
Для различных типов судов могут быть и другие типовые случаи состояния нагрузки масс.
На практике координаты центра масс (тяжести) определяют расчетным путем в табличной форме – в виде таблицы нагрузки масс судна (см. табл. 2.1).
Для каждой статьи нагрузки определяют Pi и координаты ее центра по длине и высоте судна: 
– соответственно.
Центр массы крупных составляющих находится, как правило, в диаметральной плоскости судна, т.е. уgi = 0. Непостоянные по величине массы размещаются таким образом, чтобы сохранить положение центра массы судна в диаметральной плоскости; при этом оно не будет иметь крена.
Для каждой из статей в таблице нагрузки определяют момент массы относительно координатных плоскостей; затем соответствующие моменты суммируются. При этом не следует упускать из вида, что 
и соответствующий момент Мxi могут иметь положительный или отрицательный знак.
Координаты центра масс вычисляют по формулам:
Массовое водоизмещение и координаты центра массы подсчитывают для различных случаев загрузки судна.
В эксплуатационной практике исходные данные по перевозимым грузам, которые необходимы для расчета нагрузки масс, можно определить по грузовому плану (рис. 2.7).
Такой план составляется с целью обеспечения: мореходности судна, сохранности грузов и обеспечения возможности принимать и выдавать грузы в портах по коносаментам (попартионно) [4]. На рис. 2.7 представлен одноплоскостной*) план для универсального сухогрузного судна при размещении в четырех трюмах грузов различных видов. Для каждого из грузов указываются: порт назначения; высота объема, занятого грузом (м); масса груза (т) и его объем (м3) (показаны в виде дроби); в прямоугольнике указано возвышение центра массы груза (м) над пайолом (поверхностью настила дна).
 | Рис. 2.7. одноплоскостной грузовой план |
Грузовой план позволяет выполнить расчет суммарной массы 
грузов и положения центра тяжести этой массы 
по каждому из трюмов. Эти показатели используются для расчета нагрузки масс судна.
Масса и координаты центра тяжести судна порожнем, необходимые для выполнения расчетов по табл. 2.1, могут быть приняты, например, по судовому документу «Информация об остойчивости судна», который составляется в соответствии с [5].
При выполнении расчета нагрузки масс (см. табл. 2.1), для определения координат центра тяжести различных грузов может быть использован чертеж размещения грузов. Такой чертеж (на рис. 2.8 он представлен в схематизированном виде) выполняется на фоне, ограниченном контуром продольного сечения корпуса по диаметральной плоскости. На чертеже показываются (отмечаются) помещения, предназначенные для размещения различных грузов. Внизу дается шкала расстояний от миделя в нос и в корму, а в оконечностях корпуса наносятся шкалы расстояний от основной плоскости (ОП). Также показывается положение конструктивных шпангоутов, носового (НП) и кормового (КП) перпендикуляров.
Находящиеся на судне жидкие грузы (балласт, топливо, смазка, запас чистой воды, загрязненные воды и др.) размещаются в специальных цистернах. На чертеже (см. рис. 2.8) указываются емкость и координаты центра объема каждой из цистерн.
Применительно к сухогрузному судну по рис. 2.8 принято, что каждое трюмное помещение образовано прямостенными перекрытиями, которые образуют прямоугольный объем трюма. В этом случае заполнение трюма насыпным грузом (зерно, цемент, кокс, антрацит и др.) или навалочным (руда, известняк, апатит, дрова и др.) происходит без образования в нем «пустот», обусловленных неровностями стенок или их взаимным расположением. При этом условии с помощью шкал, нанесенных на поле изображения трюма (см. рис. 2.8), можно определить объем трюма, заполненный грузом данного вида и с известной массой, а также координаты центра тяжести этой массы. На изображении каждого трюма даны две шкалы, отнесенные к вертикали, которая располагается на середине размера трюма по длине судна и снабжена шкалой Vтр. Одна из шкал представляет объем помещения трюма от уровня пайола (Vтр), а другая (обозначена Ó) – определяет положение центра тяжести этого объема.
 | Рис. 2.8. Чертеж размещения грузов |
При известном значении массы груза (Р, т) объем трюма, необходимый для его размещения 
, определяется по формуле
где m – удельный погрузочный объем данного груза, м3/т.
По шкале Ó, при известном значении 
, находится положение центра тяжести груза по высоте (z); соответствующее значение х определяется положением вертикали со шкалой . Полученные таким образом z и x, а также Р, используются для расчета нагрузки масс судна (табл. 2.1).
В некоторых случаях на чертеже размещения грузов по трюмам даются шкалы грузовместимости для генеральных грузов или насыпных [3].
На судах современной постройки информация о грузовых помещениях дается в виде таблиц, в которых, в зависимости от уровня заполнения помещения, указываются их объемы для зерновых и генеральных грузов, а также координаты центра тяжести этих объемов по длине и высоте судна.
Положение центра массы водоизмещающих судов по длине при полной загрузке обычно не выходит за пределы xg = ±0,02L, где L – длина судна. Ордината центра массы, при отсутствии у судна крена, равна нулю.
Аппликата центра массы судна зависит от его типа и высоты борта; приближенно ее можно определить с использованием относительного значения 
, где Н – высота борта судна (табл. 2.2).
Таблица 2.2
Библиографический список
1. ГОСТ 1062-80. Размерения надводных кораблей и судов главные: термины, определения и буквенные обозначения. Введ. 01.07.1981. – М. : Изд-во стандартов. 1980. – 10 с.
2. ГОСТ 2.419-68. Правила выполнения документации при плазовом методе производства. Введ. 1.07.1985. –. М. : Изд-во стандартов. 1968. – 28 с.
3. Сизов, В.Г. Теория корабля : учеб. – 4-е изд., перераб. и дополн. / В.Г. Сизов. – М. : ТрансЛит, 2008. 464 с.
4. Справочник капитана дальнего плавания – 3-е изд., перераб. и дополн. / под ред. Хабура. – М : Транспорт, 1973. – 704 с.
5. Правила классификации и постройки морских судов. В 2 т. Т. 1, часть IV, Остойчивость / Российский морской регистр судоходства – СПб., 2008, – 500 с.
6. Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания. В 4 т. Т 2 / Российский речной регистр. – М. : 2008, 406 с.
7. Российский речной регистр (в 4 т). Т. 1 – М. : 2008., 272 с.
8. Российский речной регистр (в 4 т). Т. 4 – М. : 2008., 317 с.
9. Международная конвенция о грузовой марке 1966 г., измененная протоколом 1988 г к ней (КГМ-66/88) : СПб. : ЗАО ЦНИИМФ, 1999. – 270 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица обозначений показателей по теоретическому чертежу
Оглавление
| 1. Геометрия корпуса судна и элементы теоретического чертежа ……………………………………………………… | |||
| 1.1. Теоретический чертеж и главные размерения корпуса ……………………………………………………….. | |||
| 1.2. Характеристики формы судового корпуса ……….. | |||
| 1.3. Расчет элементов теоретического чертежа ……….. | |||
| 2. Плавучесть …………………………………………………. | |||
| 2.1. Понятие плавучести. Посадка судна и параметры ее определяющие ………………………………………… | |||
| 2.2. Уравнение плавучести. Условия равновесия судна | |||
| 2.3. Масса и координаты центра масс (тяжести) судна | |||
| 2.4. Определение водоизмещения и координат центра величины для различных случаев посадки судна …….. | |||
| 2.4.1. Определение V, xc, zc при посадке судна прямо и на ровный киль ………………………….......... | |||
| 2.4.2. Определение V, xc, zc при посадке судна с креном и дифферентом …………………………….. | |||
| 2.5. Условие изменения посадки без наклонения судна | |||
| 2.6. Изменение посадки при изменении плотности воды | |||
| 2.7. Запас плавучести и его контроль …………………... | |||
| Библиографический список ………………………………….. | |||
| Приложение ……………………………………………………... |
Теория и устройство судна
Часть 1. Геометрия корпуса
И плавучесть судна
Учебное пособие
Издательско-полиграфический комплекс ФГОУ ВПО «ВГАВТ»
| 603950, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а |
*) В пособии использованы принятые в отечественной литературе по теории корабля обозначения показателей по теоретическому чертежу и плавучести. В нормативных документах обозначения показателей могут быть другими (см. приложение).
*) График рис. 1.10 известен также под названием: кривые элементов плавучести и начальной остойчивости
*) При большом количестве мелких партий груза составляют грузовой план, имеющий несколько плоскостей, например, сечения по твиндеку, верхней палубе и т.д.
Теория и устройство судна
Часть 1. Геометрия корпуса
И плавучесть судна
Учебное пособие
для студентов очного и заочного обучения
специальностей 180403.65 «Судовождение»,
180405.65 «Эксплуатация судовых энергетических установок»,
180407.65 «Эксплуатация судового электрооборудования
и средств автоматики»
Нижний Новгород
Издательство ФБОУ ВПО «ВГАВТ»
УДК 629.5.015.11
К36
Под редакцией д.т.н., проф. Роннова Е.П.
Кеслер, А.А.
Теория и устройство судна. Ч. 1. Геометрия корпуса и плавучесть судна : учеб. пособие / А.А. Кеслер – Н. Новгород : Изд-во ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2012. – с.
Изложены сведения о геометрии корпуса судов различных типов и показателях, характеризующих его размеры и форму; даны требования к построению теоретического чертежа корпуса и выполнению расчетов его основных элементов.
Приведены общие сведения о плавучести и схемах расчетов, выполняемых в практике судоходства для определения посадки судна или ее изменения; рассмотрены вопросы контроля плавучести.
Для студентов очного и заочного обучения специальностей 180403.65 «Судовождение», 180405.65 «Эксплуатация судовых энергетических установок», 180407.65 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики».
Работа рекомендована к изданию кафедрой проектирования и технологии постройки судов (протокол №12 от 27.06.2012 г).
Ó ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2012
Геометрия корпуса судна
и элементы теоретического чертежа