Главные размерения судна и коэффициенты полноты

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 (L_нб) - представляет собой расстояние по длине между крайними точками носовой и кормовой оконечностей корпуса;

- наибольшая ширина судна (В_нб) - 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 L_нб и В_нб являются габаритными размерами судна (L_гб, В_гб ).

Во вторую группу главных размерений судна входят:

- длина судна по КВЛ (L_квл) - 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 (В_квл) - 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);

b = ω /Bd - коэффициент полноты мидель-шпангоута - отношение погруженной площади мидель-шпангоута ω к площади прямоугольника со сторонами B и d (рис.12, б);

d = 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 = dLBd /bBdL = d/b - 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 = dLBd /αLBd = d/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 значенияα, d и φ, характеризующие более заостренную и удобообтекаемую форму. С увеличением d 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.)

Тип судна	Соотношения главных размерений	Коэффициенты полноты
L/B	B/d	D/d	α	b	d
Морские пассажирские суда: Сухогрузные суда общего назна-чения: Контейнеровозы: Танкера: Ледоколы: Промысловые суда: Буксиры:	6,5–7,5     6,5–8,0 6,0–7,0 6,0–7,5 3,5–4,5   5,0–6,0 3,0–4,0	2,6–3,3     2,3–2,6 2,6–3,0 2,5–3,5 2,2–3,2   2,0–2,4 2,4–3,0	1,35–1,45     1,30–1,50 1,60–2,0 1,30–1,40 1,40–1,70   1,20–1,30 1,20–1,40	0,70–0,80     0,80–0,85 0,82–0,86 0,80–0,88 0,75–0,77   0,75–0,80 0,70–0,80	0,85–0,96     0,95–0,98 0,95–0,98 0,97–0,99 0,80–0,85   0,77–0,85 0,80–0,90	0,5–0,6     0,6–0,7 0,6–0,7 0,75–0,78 0,45–0,55   0,5–0,6 0,45–0,55

Таблица 1.

Посадка судна

Посадкой называется положение судна относительно спокойной поверхности воды. Положение действующей ватерлинии относительно корпуса, а значит, и посадку судна в общем случае определяют три параметрами:

- d - средняя осадка (осадка на миделе);

- D_f - дифферент (разность осадок носом и кормой);

- Θ - угол крена - наклонение судна в плоскости мидель-шпангоута.

Наклонение судна в диаметральной плоскости можно выразить также и через угол дифферента Ψ.

Угол дифферента связан с дифферентом D_f

tg Ψ = = .

При малом значении угла Ψ можно считать, что tg Ψ⁰ Ψ Ψ⁰/57,3, тогда Ψ⁰ = 57,3

При принятой системе координат положительным считается дифферент на нос(Ψ >0), а угол крена - на правый борт (Θ >0).

Возможны следующие случаи посадки:

А. Судно плавает прямо и на ровный киль (Θ = 0, Ψ = 0). В этом случае посадка характеризуется только одним параметром - средней осадкой d.

Б. Судно плавает прямо, но с дифферентом (Θ = 0, Ψ 0). В этом случае посадка характеризуется двумя параметрами в одном из следующих сочетаний:

- средней осадкой d и углом дифферента Ψ;

- средней осадкой d и дифферентом D_f;

- осадками носом d_н и кормой d_к, измеряемые соответственно на носовом и комовом перпендикулярах.

Названные выше параметры связаны между собой следующими зависимостями:

Ψ⁰ = 57,3 ; d = .

В. Судно плавает на ровный киль, но с креном (Ψ = 0, Θ 0). В этом случае посадка характеризуется двумя параметрами - средней осадкой d и углом крена Θ.

Г. Общий случай посадки (судно плавает с креном и дифферентом). Посадка характеризуется тремя параметрами в одном из следующих сочетаний:

d, Ψ и Θ; d_н, d_к и Θ; d, D_f и Θ.

Для контроля за осадкой судна при изменении его нагрузки, а также для определения его дифферента используют марки углубления.

Марки углубления наносят на обоих бортах судна в носу и

корме, а также в районе мидель-шпангоута. Высота цифр, измеренная по нормали к ОП, равна 1 дм (100 мм), расстояние между ними также 1 дм (100 мм), или соответственно 50 мм и 50 мм; при нанесении марок углублений в футах высота цифр и интервал между ними принимаются равными 0,5 футам (6 дюймам). Метрические марки наносятся арабскими цифрами, футовые - римскими (рис.13). По маркам углубления замеряют габаритную осадку т.к. нижняя кромка каждой цифры показывает расстояние по вертикали до нижней кромки горизонтального киля. Кроме того, марки углубления не обязательно располагаются на носовом и кормовом перпендикулярах судна.

Рис.13. Марки углублений

Судовая документация, служащая для оценки мореходных качеств судна рассчитывается и строится для осадок, отсчитываемых на перпендикулярах от основной плоскости судна. Поэтому для их получения необходимо значения осадок снятые с марок углублений исправить с помощью специальной шкалы (рис.14).

При отсутствии указанной шкалы осадки на перпендикулярах определяются по формулам:

d_н = d_нм d_нм + (L /2 – l) Ψ; d_к = d_км d_км – (L /2 – l) Ψ,

где d_нм и d_км - отстояние от основной плоскости нижней кромки киля в плоскостях носовых и кормовых марок углубления (знак плюс, когда кромка проходит ниже основной плоскости, минус - выше ос-

новной плоскости), l₁ и l₂ - отстояние носовых и кормовых марок углубления от плоскости мидель-шпангоута.

На некоторых судах для определения осадок устанавливаются осадкомеры, показания от которых автоматически передаются на мостик.

Угол крена на судах замеряется кренометром. Для замера угла дифферента некоторые суда могут иметь специальные приборы - дифферентометры.

Рис.14. Шкала, связывающая осадки на

перпендикулярах с осадками на

марках углубления т/х «А. Сафонцев»