Типы спортивных судов Устройство спортивных судов Катерные двигатели Правила плавания Общая лоция Основы спасательного дела Клининг на водных судах Полезные ссылки Полезные статьи
 

Пособие для водителей катеров, яхт, лодок, судов, водного транспорта

22.05.2015 20:02
дата обновления страницы

Плавучесть и непотопляемость судна.

 Способность судна держаться на воде и находиться в состоянии покоя называется плавучесть. На всякое тело, погруженное в жидкость, действуют две равные и лежащие на одной прямой вертикальные силы: равнодействующая сил веса, направленная сверху вниз, и равнодействующая сил поддержания, направленная снизу вверх.

Рис. 20. Зависимость погружения от нагрузки плавающего тела

Для пояснения сказанного рассмотрим такой пример (рис.20): возьмем прямоугольный ящик, изготовленный из любого материала длиной L - 1 м, шириной В - 0,3 м, высотой Н - 0,2 м и весом D-15 кг. Опустив этот ящик в воду, увидим, что он погрузился на величину 7, равную 0,05 м. Перемножив длину на ширину и на погружение, получим: 1,0x0,3x0,05 = 0,015 м3. В общем виде можно написать V=L-BТ. Величина V, равная 0,015 м3, будет называться объемным водоизмещением. Так как удельный вес пресной воды равен 1,0, то объемное водоизмещение будет численно равняться весовому D, т. е. водоизмещение нашего ящика можно записать как равенство D=V= 15 кг = 0,015 м3.

Положим в ящик дополнительный груз, равный 15 кг; при этом ящик погрузится в воду на большую величину, обозначенную на рисунке буквой Т, =0,01 м; величина Т" называется осадкой порожнем, а величина Г,, осадкой в грузу. Подставив в указанную выше формулу новые величины, мы получим водоизмещение в грузу:

. = 1,0X0,3X0,1 =0,03 м3, т. е. Д=30 кг.

При этом объемное водоизмещение возросло на: Vr - V=0,03 м3-0,015 м3 = 0,015 м3.

Из сказанного выше вытекает, что вес вытесненной телом воды равен его весу. Его и называют весовым водоизмещением. Водоизмещение принято измерять в тоннах.

Корпус катера в отличие от прямостенного ящика образован сложными криволинейными поверхностями. В первом приближении водоизмещение его может быть определено следующим способом.

Предположим, что длина корпуса катера равна L, ширина В и осадка Г; перемножив эти величины, мы найдем объем параллелепипеда длиной L при ширине В и высоте Т. Действительный объем подводной части катера значительно меньше. Отношение действительного объема подводной части к объему параллелепипеда, построенного на его трех размерах L, В и Т, называется коэффициентом полноты водоизмещения и обозначается греческой буквой б (дельта). Следовательно, объемное водоизмещение катера будет равно: V=LBTd. Чем острее образования (форма) корпуса, тем этот коэффициент б будет меньше, и чем полнее образования, тем этот коэффициент будет больше. Для обычных круглодонных катеров величина б колеблется от 0,4 до 0,6, а для V-образных от 0,5 до 0,65.

Рис. 21. Определение водоизмещения по теоретическому чертежу

Точное определение водоизмещения можно произвести либо путем взвешивания судна, что вполне возможно для небольших спортивных мотосудов, либо, имея теоретический чертеж, путем несложных арифметических расчетов.

Для определения водоизмещения судна при заданной ватерлинии необходимо вычислить объем подводной части корпуса. Для этого поступают следующим образом.

На теоретическом чертеже расчетную длину L разбивают на одинаковые участки, равные, например, 1/S длины судна (рис. 21). Эта величина называется теоретической шпацией и обозначается L. Осадку судна делят на 5 равных частей, эта величина обозначается Т. Затем при помощи масштабной линейки снимают ординаты шпангоутов по каждой ватерлинии. Обозначим снятые величины через У1, У2 ..........У5. тогда площадь шпангоута будет равна:

Р = 2Т[У1 + У2 + У3 + Уа + У5-1/2*(У1 + У5)1

Сделав такой расчет для каждого шпангоута, мы получим ряд площадей и далее подставим полученные величины в формулу:

V=2L[Fl + F2+........+F5-42(F1+F5)],

где: V- объемное водоизмещение Fn- площади каждого шпангоута.

Другой характерной величиной, которая нам потребуется в дальнейшем, является положение центра тяжести объема, образованного подводной частью судна. Эту точку называют центром величины (ЦВ). Так как судно симметрично относительно диаметральной плоскости, то очевидно, что ЦВ лежит в диаметральной плоскости. При расчете можно принимать положение точки ЦВ по высоте, расположенной на 0,56-0,60 от осадки. Для малых спортивных судов точное определение положения ЦВ по длине не является необходимым.

Рис. 22. Крен и дифферент мотосудна: а - крен судна; б -силы, действующие на судно при плавании в прямом положении; в - дифферент судна

Общий характер его положения влияет на мореходность, что будет рассмотрено ниже.

Остойчивость. Как было сказано ранее, на плавающее судно действуют следующие основные силы: равнодействующая сил веса корпуса судна с грузом, направленная сверху вниз (рис. 22), равнодействующая сил поддержания, направленная снизу вверх. При плавании судна эти силы равны. Вес судна и находящийся на нем груз являются постоянной величиной, поэтому судно будет погружаться в воду до тех пор, пока сила поддержания не станет равна весу судна. Точка приложения сил веса судна называется центром тяжести судна и сокращенно обозначается ЦТ. Положение ЦТ судна неизменно, если не учитывать перемещение груза или пассажиров. Определение положения ЦТ производится расчетным путем или методом опытного кренования.

По законам механики равновесие тела, на которое действуют две силы, будет иметь место при условиях, что эти силы равны, противоположно направлены и лежат на одной прямой. Плавание судна на определенной ватерлинии наступает при равенстве сил веса судна и сил поддержания. Так как судно при этом находится в равновесии, очевидно, что в этом случае будет иметь место соблюдение и остальных двух требований - противоположности направления равнодействующих сил веса и сил поддержания и расположение их на одной прямой. Что касается их расположения на одной вертикали, то необходимо иметь в виду, что равнодействующая сил поддержания (плавучести) приложена в центре тяжести объема подводной части судна - центре величины. Положение ЦВ в отличие от ЦТ не является неизменным. При изменениях формы подводной (погруженной) части корпуса в результате наклонения корпуса в поперечном направлении (крен, рис. 22, а) или в продольном направлении (дифферент, рис. 22,6) ЦВ меняет свое положение. Равновесие плавающего судна наступит только тогда, когда ЦВ и ЦТ окажутся на одной вертикальной прямой.

Если на поверхность корпуса судна будут действовать силы ветра, равнодействующая которых направлена перпендикулярно борту, то под действием этой силы судно начинает крениться и грузовая ватерлиния ГВЛ-1 займет положение ГВЛ-2 (рис. 22,а). Как раньше было установлено, положение ЦТ при неизменной нагрузке постоянно и не зависит от крена и дифферента.

Благодаря симметричности формы корпуса и при симметричной нагрузке судна, когда на него не действуют дополнительные силы, равнодействующая сил тяжести и равнодействующая сил поддержания (плавучести) лежат в диаметральной плоскости судна. При наклонении судна (рис. 23) под действием внешней силы, например порыва ветра или удара волны, равнодействующая сил плавучести и равнодействующая сил тяжести смещаются, занимая положение в параллельных плоскостях. На судно начинают действовать две равные, параллельные, противоположно направленные силы. Под действием этой пары сил судно стремится занять прямое положение. Расстояние между направлением приложения силы тяжести и силы плавучести называется плечом остойчивости. Величина плеча остойчивости зависит от угла крена и формы корпуса судна. Пара сил, стремящаяся вернуть судно в его первоначальное положение, называется восстанавливающей парой. Точка М пересечения линии направления равнодействующей сил поддержания в состоянии крена с диаметральной плоскостью называется метацентром. Возвышение метацентра над центром тяжести называется метацентрической высотой. Величина метацентрической высоты сил малых спортивных судов колеблется в больших пределах - от 0,5 до 1,2 м.

Рис. 23. Остойчивость мотосудна

Остойчивость судна характеризуется метацентрической высотой. С её увеличением увеличиваются плечо остойчивости и восстанавливающий момент, а следовательно, повышается остойчивость судна.

С увеличением ширины судна и понижением положения ЦТ метацентрическая высота увеличивается, и, следовательно, судно становится более остойчивым.

Большое влияние на остойчивость судна оказывает величина его парусности. Парусностью любого судна принято называть величину боковой проекции его надводной части, включая площадь надводного борта и всех надстроек. Чем больше эта площадь и чем выше над ватерлинией" расположен ее центр тяжести, называемый центром парусности, тем больше будет крен от давления ветра на эту площадь.

Немалое значение для остойчивости судна имеет наличие воды в корпусе, скопившейся там от водотечности корпуса или от дождя. Даже при незначительном крене, вызванном перемещением грузов или людей, вода, находящаяся в корпусе, тотчас же перельется в сторону крена и резко его увеличит. Такое же явление будет иметь место и от самопроизвольного перемещения незакрепленных грузов.

Непотопляемость. Для непотопляемости корпус судна делится на достаточно большое количество водонепроницаемых отсеков, что невозможно применить на катерах и мотолодках,

Непотопляемость катеров и мотолодок может быть обеспечена установкой в корпусе под сиденьями или койками, между зашивкой бортов в каютах, кокпитах и наружной обшивкой отдельных водонепроницаемых емкостей ("воздушных ящиков") достаточного объема или заполнением указанных мест легкими, непоглощающими воду пористыми материалами типа поропласта или, например, мячами для настольного тенниса.

Читать про устройство корпусов спортивных моторных судов...

На главную страницу

Развитие водного транспорта в России   Тайны морских катастроф   Управление судном и его техническая эксплуатация от А до Я
 

Смотрите также интересные ссылки:
Ультразвуковая очистка  Чистка днищ катеров   Краски необрастайки  Водный транспорт  Химия для подвижного железнодорожного состава  Интернет магазин автокосметики Управление судном