Основные сечения корпуса
Корпус судна представляет собой удлиненное тело, ограниченное кривыми поверхностями с целью получения минимального сопротивления воды и воздуха движению этого судна. Сверху судно ограничено верхней палубой, снизу днищем, а с боков — бортами.
Общее представление о форме корпуса дает сечение его тремя взаимно перпендикулярными плоскостями (рис. 1):
вертикальной продольной плоскостью, проходящей посередине ширины судна и называемой диаметральной плоскостью (ДП);
вертикальной поперечной плоскостью, проходящей посередине длины судна, называемой плоскостью мидель-шпангоута;
горизонтальной плоскостью, совпадающей с поверхностью воды, называемой плоскостью ватерлинии (ВЛ).
Мидель-шпангоут — линия пересечения теоретической поверхности корпуса судна с плоскостью мидель-шпангоута.
Основные сечения корпуса
Рис. 1. Основные сечения корпуса.
Сечение корпуса плоскостью мидель-шпангоута характеризует полноту обводов корпуса в средней части, а также показывает наклон бортов, погибь палубы, килеватость днища, форму и размер скулы.
Погибь палубы (возвышение палубы в ДП) делается на большинстве судов для обеспечения стока воды за борт, и обычно величина погиби принимается равной 1/50 ширины судна. Платформы и палубы, лежащие ниже верхней палубы, погиби не имеют. Борта у судов чаще всего вертикальные, но могут быть с развалом (борта имеют уклон от ДП) и с завалом (борта имеют уклон к ДП). Килеватость характеризует подъем днища от ДП к бортам. Суда, имеющие большой наклон, называются острокильными. Скула — это закругление в месте перехода днища в борт.
Плоскость мидель-шпангоута делит корпус на две части — носовую и кормовую. Оконечности выполняются в виде штевней (литых, кованых или сварных). Носовой штевень называется форштевнем, кормовой — ахтерштевнем.
Сечение корпуса диаметральной плоскостью дает представление о форме штевней, а также об очертаниях палубной и килевой линий. У морских судов палуба обычно имеет седловатость, т. е. палубная линия плавно поднимается от средней части к носу и корме. Седловатость улучшает мореходность судна (уменьшает заливаемость, забрызгиваемость, зарывание оконечностей при килевой качке) и создает сток воды в сторону миделя. Кроме того, седловатость обеспечивает непотопляемость судна при затоплении отсеков в оконечностях.
Диаметральная плоскость делит судно на две симметричные части — правый (ПрБ) и левый борт (ЛБ).
Килевая линия может быть горизонтальной, наклонной в нос или корму (судно с конструктивным дифферентом на нос или на корму) и криволинейной. Для большинства морских и речных транспортных судов характерна горизонтальная килевая линия.
Сечение корпуса плоскостью ватерлинии дает представление о форме бортовых обводов судна в горизонтальной плоскости. Различают конструктивную и расчетную ватерлинии. Ватерлиния, принятая за основу построения теоретического чертежа и соответствующая полученному предварительным расчетом полному водоизмещению судна, называется конструктивной ватерлинией (КВЛ). Ватерлиния, соответствующая осадке судна, для которой определяются его расчетные характеристики, называется расчетной ватерлинией.
Горизонтальная плоскость, проходящая через точку пересечения плоскости мидель-шпангоута килевой линией, называется основной плоскостью (ОП). Линия пересечения основной и диаметральной плоскостей судна называется основной линией.
Главные размерения и коэффициенты полноты
Главными размерениями судна являются длина, ширина, осадка и высота борта (рис. 2).
Главные размерения судна
Рис. 2. Главные размерения судна: а — суда без постоянно выступающих частей; б — суда с постоянно выступающими частями; в — суда с транцевой кормой; г — главные размерения в поперечных сечениях корпуса; д — примеры определения теоретических линий и носового перпендикуляра
Длина судна L. Различают:
длину по конструктивной ватерлинии LКВЛ — расстояние между точками пересечения носовой и кормовой частей конструктивной ватерлинии с диаметральной плоскостью судна. Аналогично определяется длина для любой расчетной ватерлинии LВЛ;
длину между перпендикулярами LПП. За носовой перпендикуляр (НП) принимают линию пересечения ДП с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через крайнюю носовую точку конструктивной ватерлинии судна. За кормовой перпендикуляр (КП) принимают линию пересечения ДП судна с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через точку пересечения оси баллера с плоскостью конструктивной ватерлинии. При отсутствии баллера за кормовой перпендикуляр судна принимается линия пересечения ДП судна с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей на расстоянии 97 % длины по КВЛ от носового перпендикуляра;
длину наибольшую LНБ — расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками теоретической поверхности корпуса судна (без учета наружной обшивки) в носовой и кормовой оконечностях;
длину габаритную LГБ — расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками носовой и кормовой оконечностей судна с учетом постоянно выступающих частей.
Ширина судна В. Различают:
ширину по КВЛ ВКВЛ — расстояние, измеренное в наиболее широкой части судна на уровне КВЛ перпендикулярно к ДП без учета наружной обшивки. Аналогично определяют для любой расчетной ватерлинии ширину по ватерлинии ВВЛ;
ширину на мидель-шпангоуте В — расстояние, измеренное на мидель-шпангоуте на уровне КВЛ или расчетной ватерлинии без учета наружной обшивки корпуса;
ширину наибольшую ВНБ — расстояние, измеренное в наиболее широкой части перпендикулярно к ДП между крайними точками корпуса без учета наружной обшивки;
ширину габаритную ВГБ — расстояние, измеренное в наиболее широкой части перпендикулярно к ДП между крайними точками корпуса с учетом выступающих частей.
Осадка судна Т — вертикальное расстояние, измеренное в плоскости мидель-шпангоута от основной плоскости до плоскости расчетной ватерлинии (ТВЛ) или до плоскости КВЛ (ГКВЛ).
Контроль за посадкой судна (средней осадкой, дифферентом и креном) во время эксплуатации судна осуществляется по маркам углубления. Марки углубления наносят арабскими цифрами на обоих бортах, форштевне, в районе мидель-шпангоута и на ахтерштевне и обозначают углубление в дециметрах (рис. 3).
Марки углубления
Рис. 3. Марки углубления.
Высота борта судна Н — вертикальное расстояние, измеренное в плоскости мидель-шпангоута от основной плоскости до бортовой линии верхней палубы судна. Под бортовой линией понимается линия пересечения поверхности борта (без учета обшивки) и верхней палубы (без учета толщины настила).
Высота надводного борта F — это разность между высотой борта и осадкой F = H—Т.
Главные размерения L, В, Н и Т определяют только размеры судна, а их соотношения L/B, В/Т, H/T, L/H и B/H в известной степени характеризуют форму корпуса судна и оказывают влияние на его мореходные качества и прочностные характеристики. Например, увеличение L/B способствует быстроходности судна, чем больше B/T, тем оно остойчивее.
К определению коэффициентов полноты
Рис. 4. К определению коэффициентов полноты: а - площади ватерлинии; б - площади мидель-шпангоута; в - водоизмещения.
Дополнительное представление о форме корпуса судна дают безразмерные величины, называемые коэффициентами полноты судна.
Коэффициент полноты ватерлинии α — отношение площади ватерлинии S к площади описанного вокруг нее прямоугольника со сторонами L и В (рис. 4):
α = S/LB
Коэффициент полноты мидель-шпангоута β — это отношение погруженной части миделя к площади описанного вокруг нее прямоугольника со сторонами В и Т:
β = ώχ/BT
Коэффициент полноты водоизмещения δ — это отношение объемного водоизмещения V к объему параллелепипеда со сторонами L, В и Т:
δ = V/LBT
Коэффициент продольной полноты φ — отношение объемного водоизмещения V к объему призмы, имеющей основанием площадь мидель-шпангоута и высоту L:
φ = V/ώXL=δLBT/βBTL=δ/β
Коэффициент вертикальной полноты χ — отношение объемного водоизмещения V к объему призмы, имеющей основанием площадь конструктивной ватерлинии S и высоту Т:
χ = V/ST = δ/α
Как и соотношения главных размерений, коэффициенты полноты влияют на мореходные качества судна. Уменьшение δ, α и φ способствует быстроходности судна, а увеличение α повышает его остойчивость.
Судно характеризуется объемными и массовыми показателями, к числу которых относятся: водоизмещение объемное V, м3,— объем подводной части судна, и водоизмещение D, т, — масса судна: D = ρV, где ρ — плотность воды, т/м3.
Каждой осадке судна соответствует определенное объемное водоизмещение и масса судна (водоизмещение). Водоизмещение полностью построенного судна, но без запасов, расходных материалов, грузов и людей называется водоизмещением порожнего судна. Водоизмещение судна, загруженного по грузовую марку , называется водоизмещением судна с полным грузом
Теоретический чертеж
Соотношения главных размерений и коэффициенты полноты не могут дать точного представления о форме корпуса: одним и тем же соотношениям главныхразмерений и коэффициентам полноты могут соответствовать сколько угодно отличных друг от друга форм корпуса.
Точное представление о форме корпуса может дать только его теоретический чертеж (рис. 5), представляющий собой графическое изображение очертаний внутренней поверхности наружной обшивки корпуса в виде проекций ее сечений на три взаимно перпендикулярные плоскости: диаметральную, плоскость мидель-шпангоута и основную плоскость.
Теоретический чертеж
Рис. 5. Теоретический чертеж.
Следы сечений судна плоскостями, параллельными диаметральной плоскости, основной плоскости и плоскости мидель-шпангоута, называются соответственно батоксами, ватерлиниями и теоретическими шпангоутами.
Совокупность проекций этих сечений на диаметральную плоскость называется «боком», на основную плоскость— «полуширотой», на плоскость мидель-шпангоута — «корпусом».
Каждое сечение проектируется на одну из плоскостей проекций в истинном виде, а на две другие — в виде прямых линий. Так, теоретические шпангоуты на проекции «Корпус» изображаются в виде кривых, а на проекциях «Бок» и «Полуширота» — в виде прямых.
Поскольку все три проекции теоретического чертежа дают представление об одной и той же поверхности, то все точки пересечения батоксов, шпангоутов и ватерлиний должны быть согласованы. Это значит, что соответствующие координаты любой из точек теоретического чертежа на каждой проекции должны быть одинаковыми.
Количество шпангоутов и ватерлиний, а также масштаб чертежа выбирают с учетом точности тех вычислений, исходные данные для которых снимают с теоретического чертежа. Обычно при разработке проекта судна число равноотстоящих шпангоутов выбирают равным 21, т. е. длину судна делят на 20 равных частей — теоретических шпаций, а число равноотстоящих ватерлиний до КВЛ принимается равным 7—9 (включая сюда и крайние ватерлинии, т. е. КВЛ и основную плоскость). Выше КВЛ проводят еще одну-две ватерлинии, а также верхнюю палубу и бак. Число батоксов обычно равно двум-трем (на один борт). Шпангоуты нумеруют с носа в корму, начиная с 0; ватерлинии — снизу вверх, причем основной плоскости приписывается номер 0. Батоксы нумеруют I, II и т. д. от ДП к борту. Поскольку корпус симметричен относительно ДП, то на проекции «Полуширота» вычерчивают ватерлинии только левого борта, а на проекции «Корпус» справа от ДП изображают ветви носовых шпангоутов, а слева — ветви кормовых. Масштабы теоретических чертежей выбираются 1 : 100, 1 :50, 1:25. Для судов длиной более 200—250 м масштаб может быть принят равным 1 : 200.
Теоретический чертеж — это первый и главный чертеж, необходимый при проектировании, постройке, эксплуатации и ремонте судна. В период разработки проекта теоретический чертеж используется для расчета мореходных качеств (на ЭВМ), разработки чертежей общего расположения и конструктивных чертежей. При постройке судна теоретический чертеж является базой для вычерчивания плазового корпуса, который используется в дальнейшем для определения формы и размеров деталей, отдельных частей корпуса (секций) и их взаимного расположения. Плазовый корпус вычерчивают в натуральную величину (что делается крайне редко), в масштабе (обычно 1:10) или с использованием ЭВМ, путем создания математической модели корпуса судна.
|
