среда, 30 октября 2013 г.

о мореходных качествах корабля

Водоизмещение, дедвейт, грузоподъемность, грузовместимость

Массовое (объемное) водоизмещение - это масса (объем) вытесненной судном воды. Следует помнить, что масса вытесненной воды (массовое водоизмещение) равно массе судна. Поэтому, обычно, и массу судна называют массовым водоизмещением.
Различают водоизмещение в грузу (при осадке по грузовую марку) и водоизмещение порожнем - массу судна, полностью готового к эксплуатации без запасов, груза и экипажа.
Дедвейт - это то количество груза и запасов, которые может взять судно при осадке по грузовую марку.
Грузоподъемность - количество тонн груза, которое может принять судно в данном рейсе.
Грузовместимость - объем грузовых помещений судна. Различают грузовместимость киповую - полезный объем (в м') грузовых помещений для штучных грузов и грузовместимость зерновую - объем (м3) для сыпучих грузов, которые могут разместиться в грузовых помещениях. Конечно, зерновая вместимость больше, чем киповая, так как сыпучий груз может занять те объемы, которые не доступны для штучного груза (между шпангоутами, стойками, выгородками...).

Дальность плавания, автономность, скорость

Эти характеристики относятся к важнейшим эксплуатационным качествам судна.
Под дальностью плавания понимают то расстояние в милях, которое может пройти судно без пополнения запасов. Обычно дальность плавания достигает 10000-20000 миль. Под автономностью понимают длительность пребывания судна в рейсе в сутках без пополнения запасов топлива, провизии и пресной воды. Транспортные суда имеют автономность порядка одного месяца, а специальные (научные, гидрографические, промысловые базы) - до одного года.
Скорость морских судов измеряют в узлах, а речных - в километрах в час. Узел - единица скорости, равная одной морской миле в час (1,852 км/час или 0,514 м/сек).



Повышение скорости весьма эффективно для повышения провозоспособности, но ограничивается необходимостью повышения мощности двигателей и увеличением расхода топлива. Но, тем не менее, наблюдаегся постепенное повышение скорости судов. (Если в 40-х годах 20-века средняя скорость была 9 - 14 узлов, то теперь она составляет 14 - 19 узлов).

Регистровая вместимость

Международная конвенция по обмеру судов 1969 года установила новые правила обмера судов. Долгое время эта Конвенция не входила в силу, так как необходимое число стран с необходимым общим валовым объемом судов не присоединялись к Конвенции, но в настоящее время эта Конвенция уже действует. В соответствие с этой конвенцией, валовая вместимость (GT) означает величину наибольшего объёма закрытых помещений судна, которые определены в соответствие с правилами Конвенции; а чистая вместимость (NT) соответствует величине полезных объёмов и числу пассажирских мест (то, что даёт доход) и определяется в соответствие с положениями Конвенции. В зависимости от величины вместимости с судна взимаются различные сборы (причальные, рейдовые, буксирные, лоцманские и т. д.).

Запас плавучести. Грузовая марка

Запасом плавучести называется объём водонепроницаемой прочной части корпуса судна, расположенной выше грузовой ватерлинии. Зависимость безопасности судна от запаса плавучести мореплаватели понимали ещё в XIII веке. Гак в Венеции и Генуе были разработаны правила нанесения на бортах судна марок (полос), которые не допускалось затоплять при погрузке судна. В следующие века это направление обеспечения безопасности судна было забыто под давлением судовладельцев, которые пытались добиться увеличения прибыли за счёт перегрузки судов. Это привело к тому, что в Англии в начале XIX века не было ни старых судов, ни старых моряков. Это объяснялось чрезмерной перегрузкой судов, что приводило к недопустимо малому запасу плавучести и затоплению судна в тяжёлых штормовых условиях (попадание больших масс воды на палубу, срыв люковых закрытий, затопление помещений).
На эти явления обратил внимание член Палаты представителей Английского Парламента - Самуэль Плимсоль. Он выступил в Парламенте с обоснованным требованием о разработке соответствующего закона. Но судовладельцы, которые обладали большинством в Палате представителей, встретили это предложение "в штыки". И только в результате энергичной борьбы Самуэля Плимсоля в течение десятилетий с привлечением общественности и печати в конце XIX века был принят соответствующий закон о грузовой марке. Грузовая марка устанавливается на бортах судна и определяет минимально допусгимую величину надводного борта и, следовательно, минимально допустимый запас плавучести.
Первая Международная конвенция о грузовой марке была принята в 1930г. В настоящее время действует Международная конвенция о грузовой марке 1966 года.
Знаки грузовой марки (рис.4.1) наносятся на обоих бортах судна на миделе. Диск с горизонтальной полосой называется диском Плимсоля, в честь того, что Самуэль Плимсоль очень много сделал для внедрения грузовой марки. Над горизонтальной полосой у краёв наносятся символы того классификационного общества, под наблюдением которого находится судно (Р - С - Регистр судоходства, L - R - Ллойд регистр, В - V - Бюро Веритас ...). В средних условиях плавания допускается загружать судно по верхнюю кромку горизонтальной полосы диска. Для того, чтобы можно было учесть конкретные условия плавания, в нос от диска наносят "гребёнку" - вертикальную полосу с отходящими от неё горизонтальными полосами - марками допустимых осадок в различных условиях плавания. Так как в зимних условиях плавания более вероятны штормовые условия плавания, то необходимо увеличение надводного борта (запаса плавучести) и уменьшение допустимой осадки, как это требует зимняя марка (З). Особо тяжелы условия для плавания сравнительно небольших судов зимой в северной Атлантике, поэтому для судов, длиной менее 100м, вводится зимняя Ссвероатлантическая марка (ЗСА). В тропиках наиболее благоприятны условия плавания, поэтому для плавания в этих районах вводится тропическая марка (Т). При переходе судна в пресную воду его осадка увеличивается и уменьшается запас плавучести. По такое уменьшение запаса плавучести можно допустить, так как пресная вода может быть только в районе устья рек и вблизи берега, где обычно имеются спасательные службы (П, ТП). При перевозке судном лесных грузов, лес создаёт дополнительный запас плавучести, что позволяет увеличить допускаемую осадку для всех районов плавания. В этом случае допускается загрузка судна по лесные марки в соответствии с лесной "гребёнкой", которую располагают в корму от диска Плимсоля. К символам сезонных марок впереди добавляется буква "Л".

Рис. 4.1. Знак грузовой марки и линии палубы

Понятие о плавучести и посадке. Марки осадок

Плавучестью называется способность судна поддерживать вертикальное равновесие относительно поверхности воды при заданной нагрузке (количестве грузов).
На плавающее на поверхности воды судно действуют две системы противоположно направленных сил: силы тяжести судна и Архимедовы силы силы поддержания. Равенство этих сил обеспечивает равновесие судна на поверхности воды.
Посадкой называется положение судна относительно поверхности воды. Судно, как твердое тело, имеет 3 степени свободы относительно поверхности (плоскости) воды, поэтому его посадку должны определять 3 параметра. Обычно используются следующие варианты параметров:
а) осадка носом: (ТН), осадка кормой (ТК) и угол крена (θ)
(осадка носом заглубление носа, осадка кормой - заглубление кормы, угол крена угол наклонения судна в поперечной плоскости);
б) осадка на миделе (ТМ), угол крена (θ), угол дифферента (ψ)
или дифферент (d - ТН - TК) (угол дифферента угол наклонения судна в продольной плоскости).
Дифферент на нос п креп на правый борт считают положительными. Варианты посадки судна:
а) судно с креном и дифферентом (θ ≠ 0, ψ ≠ 0);
б) судно сидит прямо и на ровный киль (θ = 0, ψ = 0);
в) судно сидит прямо, но с дифферентом (θ = 0, ψ ≠ 0);
г) судно сидит на ровный киль, но с креном (θ ≠ 0, ψ = 0).
Осадки судна определяют по маркам осадок, которые наносят на правом и левом бортах судна в носу, корме и на миделе, как можно ближе к перпендикулярам и миделю судна соответственно (рис.4.2.).

Рис. 4.2. Марки углубления

Понятие об остойчивости судна

Остойчивостью называется способность судна сопротивляться воздействию внешнего кренящего момента и возвращаться в исходное положение равновесия после прекращения действия момента, вызвавшею наклонение.
Понятие остойчивости связывается с действием на судно только моментов (пар сил) и, следовательно, равнообъемными наклонениями - наклонениями, при которых не меняется объем подводной части судна.
Если кренящий момент, приложенный к судну, возрастает постепенно и не вызывает угловых ускорений и, следовательно, и сил инерции, то при рассмотрении равновесия судна можно пользоваться условиями статического равновесия. Остойчивость при таких наклонениях называется статической.
Остойчивость судна при мгновенно приложенном кренящем моменте называется динамической.
В зависимости от того, какие наклонения рассматриваются, различают поперечную и продольную остойчивость.
В зависимости от величины угла крена поперечную остойчивость разделяют на остойчивость при малых углах наклонения (θ < 10°) или начальную остойчивость, и остойчивость на больших углах крена.
Остойчивое и неостойчивос судно. Восстанавливающий момент.
При наклонении судна изменяется положение центра подводного объема судна (центра величины наклоненного судна) - С1 следовательно, равнодействующая сил поддержания будет приложена в точке С1 (рис.4.3 и 4.4). Если равнодействующие сил тяжести (Р) и поддержания (Q) образуют момент, стремящийся увеличить угол крена судна (рис.4.3) - то судно не остойчиво.

Рис. 4.3. Неостойчивое судно

Рис. 4.4. Остойчивое судно
Если возникает момент Mв, стремящийся вернуть судно в исходное прямое положение, то судно остойчиво (рис.4.4).
Моменг Мв называется восстанавливающим моментом и равен он произведению одной из сил пары на плечо lcm
Mв = P x Lcm = Q x lcm = D x g x lcm (4.1)
где: Q=D x g;
D - массовое водоизмещение; g - гравитационное ускорение.
С целью упрощения и совмещения рисунков в теории корабля обычно изображают судно в прямом положении, а ватерлинию, соответствующую наклонному положению судна (В1Л1), наклонной (рис.4.4.б). Очевидно Рис.4.4. а и 4.4. б эквиваленты, только следует помнить, что линии действия сил тяжести (Р) и поддержания (Q) перпендикулярны действующей ватерлинии (как для прямой, так и для наклонной).

Понятие о непотопляемости судна

Непотопляемость - способность судна с частично затопленными отсеками не тонуть и не опрокидываться, т. е. сохранять в минимальной степени аварийные плавучесть и остойчивость.
Непотопляемость обеспечивается тремя комплексами мер:
конструктивный комплекс - запас плавучести, разделение корпуса переборками, палубами, платформами на водонепроницаемые отсеки; устройство надежных закрытий на всех вырезах и отверстиях в корпусе; оборудование специальных судовых систем и специального аварийного снабжения и инвентаря (пластыри, заглушки и т. д.);
превентивный (профилактический) комплекс - все меры по предотвращению попадания воды внутрь корпуса при эксплуатации; поддержание готовности экипажа, технических средств (систем, оборудования и аварийного снабжения) к борьбе за непотопляемость (проведением учебных тревог и тренажа);
оперативный комплекс - борьба за непотопляемость: экстренные меры по сохранению и повышению аварийной плавучести и остойчивости при получении пробоины и частичном затоплении помещений корпуса: заведение пластыря, установка заглушек, цементных ящиков, осушение, откатка и перекат ка забортной воды, спрямление судна.

Понятие о ходкости судна

Ходкость - способность судна двигаться с заданной скоростью при минимальных затратах мощности. Способствуют повышению ходкости совершенствование формы корпуса, применение бульбообразной формы носовой и кормовой оконечности, уменьшение смоченной поверхности крупных судов (за счёт увеличения полноты обводов), оптимизация винтов, их очистка и полировка, очистка корпуса от обрастания, покраска подводной части корпуса самополирующимися красками.

Понятие об управляемости

Управляемость - способность судна выдерживать заданное направление движения (устойчивость на курсе) и изменять его по команде судоводителя (поворотливость). Свойства антагонистичны: устойчивые на курсе суда имеют слабую поворотливость (линейные суда), а поворотливые суда (буксиры и другие портовые суда) не устойчивы на курсе (рыскливы).
Судно.считается эксплуатационно-устойчивым на курсе, если его удается поддерживать на курсе 3-4 небольшими перекладками руля в минуту (2° - 5°).
Поворотливость характеризует манёвр циркуляция (рис.4.5).
После перекладки руля на борт судно начинает дрейфовать под действием силы, приложенной к рулю, в сторону, противоположную повороту. Это смещение относительно первоначального направления движения называется обратным смещением. В этот период судно получает креп в сторону поворота. Постепенно судно разворачивается в сторону поворота, траектория его движения становится близкой к окружности. При этом судно наклоняется в другую сторону наружу от траектории движения. Характерной точкой траектории является точка, в которой диаметральная плоскость судна (ДП) перпендикулярна первоначальному направлению движения судна. Расстояние от начала манёвра до этой точки называется выдвигом. а поперечное смещение от первоначального направления движения до этой точки называегя прямым смещением. Диаметр правильной окружности, которую начинает описывать судно, называется диаметром циркуляции.

Рис. 4.5. Элементы циркуляции судна
l1 - выдвиг; l2 - прямое смещение; l3 - обратное смещение; β - угол дрейфа; Dц - диаметр циркуляции; Dt - тактический диаметр циркуляции.
Расстояние между первоначальным направлением движения и точкой, в которой судно (ДП) повернулось на 180°, называется тактическим диаметром циркуляции. Поворотливость судна обычно оценивается по отношению диаметра циркуляции к длине судна (для морских судов 3-5).