Лекция 4. Устройство судна. Архитектура и системы набора судна. Термины, понятия

4.1 Устройство судна

4.2 Архитектура и системы набора судна

4.3 Термины, понятия

Суда классифицируют

по назначению:

1. Транспортные

а) пассажирские (passenger ship)

б) грузовые (cargo ship)

2. Суда технического флота (dredgers)

3. Буксиры (tug boats)

4. Рыболовные (fishing boats)

5. Специального назначения – лоцманские (pilot boat) , ледоколы (icebreaker), научные (scientific) , плавмаяки (light ship), плавдоки (floating dock), учебные (training ship), спасательные (rescue boat) , гидрографические (hydrographic), пожарные (fire boat) и т.д.

По району плавания:

1. Суда неограниченного района плавания

2. Суда ограниченного района плавания

3. Суда прибрежного плавания

По материалу корпуса: стальные, деревянные, пластмассовые, железобетонные и другие.

По типу двигателя: пароходы, турбоходы, теплоходы, электроходы, атомоходы и другие.

Архитектурные типы судов различают в зависимости от количества надстроек и конструкции верхней палубы: гладкопалубное, трехостровное, двухостровное, с удлиненным баком, с удлиненным ютом и другое.

Понятие о прочности и системах набора:

Неравномерность распределения сил тяжести и сил поддержания вызывает деформацию общего изгиба, в результате чего судно может поломаться, особенно, когда оно оказывается в условиях взволнованного моря.

Способность судна сопротивляться общему изгибу называется общей продольной прочностью судна (рисунок судна на волнении).

Кроме общей прочности судно в любых условиях эксплуатации должно обладать еще водонепроницаемостью, которая обеспечивается наружной обшивкой и настилом верхней палубы. Для обеспечения жесткости обшивка с внутренней стороны подкрепляется набором (skeleton framework) – продольными и поперечными балками.

В судостроении приняты следующие системы набора, которые определяются направлением большинства балок:

− поперечная (transverse framing): обшивка подкрепляется в основном поперечными балками, идущими под палубой (beam), по бортам (frame) и днищу (floor). Шпангоутные рамки (web frame). Шпация (frame-space) .

− продольная (longitudinal framing): обшивка подкрепляется продольными балками, идущими по днищу, бортам и под палубой. Для обеспечения поперечной прочности чаще устанавливаются поперечные переборки.

− Комбинированная (combination framing): в ней используются элементы первых двух систем.

Надстройка(Accommodation) — помещение на палубе судна, продольные стенки которого являются продолжением бортов судна (простирает­ся от одного борта до другого). Средняя надстройка называется длинной, если ее длина равна или больше 0,15 длины судна.

Рисунок устройство судна

Диаметральная плоскость (fore and aft line)– это вертикальная плоскость, которая проходит через средину ширины корпуса судна и делит корпус на две симметричные части.

Осадка судна (draft, drought) – это расстояние от основной плоскости до действующей ватерлинии на миделе, носовом или кормовом перпендикулярах.

Различаются: осадка по летнюю грузовую ватерлинию Т_лет расстояние по вертикали, измеренное на миделе от верхней кромки горизонтального киля до верхней кромки полосы пересекающей круг Плимсоля (см); осадка носом Т_н — на носовом перпендикуляре; осадка кормой Т_к — на кормовом перпендикуля­ре; средняя осадка Т_мид — на миделе; осадка при центре тяжести ватерлинии Т_f — расстояние от основной плоскости до ц. т. площа­ди действующей ватерлинии. Перечисленные осадки являются те­оретическими. Практические осадки, называемые иногда углуб­лениями, больше теоретических (у плоскодонных стальных су­дов — на толщину горизонтального киля, у судов с брусчатым ки­лем— на величину расстояния нижней кромки киля от основной плоскости).

Дифферент (trim) – это разность осадок судна носом и кормой: d=T_н - T_к..

В документах западных судостроительных компаний: d=T_к – T_н.

Наибольшая длина судна (LOA – length over all) – это расстояние между крайними точками на баке и юте (корме).

Допускаемая длина отсека(maximum length of the room) − наибольшая длина от­сека, при затоплении которого судно сохраняет заданный запас плавучести.

Вертикальный киль (double bottom keel center girder) – это утолщенный вертикальный лист металла в помещении двойного дна, расположенный в диаметральной плоскости. Выполняет задачу продольной балки для обеспечения общей прочности.

Киль горизонтальный (horizontal keel)— утолщенный лист наружной обшивки днища, идущий вдоль судна. Середина его ширины нахо­дится в диаметральной плоскости судна, называется килевой линией (К).

Кормовой перпендикуляр (aft perpendicular) – это перпендикуляр к основной плоскости, проходящий через ось вращения баллера руля (rudder stock).

Носовой перпендикуляр (fore perpendicular) – это перпендикуляр к основной плоскости в ДП, проведенный из точки пересечения летней грузовой ватерлинии с носовой кромкой форштевня.

Баллер руля (rudder stock) – это вал, который соединяет сектор и перо руля.

Шпангоут (frame) - это поперечная связь бортового набора судна.

Шпация (frame spacing) – расстояние между соседними шпангоутами.

Бимс (beam) – поперечная связь подпалубного набора судна.

Комингс люка (hatch coaming) – вертикальная конструкция на главной палубе, ограничивающая проем люка (hatch) и предназначена для установки люкового закрытия (hatch cover).

Пилерс (pillar) – вертикальная балка в судовых конструкциях

Ширстрек (sheer strake) – лист наружной обшивки борта (side shell), который граничит с верхней палубой.

Бак (forecastle) – носовая часть корпуса судна.

Ют (aftercastle) – кормовая часть корпуса судна.

Форштевень (stem) – конструкция носовой оконечности судна.

Ахтерштевень (stern) - конструкция кормовой оконечности судна.

Форпик (forepeak) – помещения бака.

Ахтерпик (afterpeak) – помещения юта.

Крен (list) – это поперечный наклон судна на правый или левый борт. Угол крена измеряется в градусах или в радианах от пря­мого положения судна

Марки углубления(fore and aft draft marks) - это деления, нанесенные на форштев­не, в кормовой части судна и на миделе, указывающие осадку судна носом, кор­мой и на миделе. Деления наносят через 1 дм (10см) и над ними проставляют арабские цифры через 2 дм. Высота цифр равна 1 дм. Часто мар­ки углубления наносят в футах. Тогда расстояние между деления­ми равно 1 футу. В этом случае проставляют римские цифры вы­сотой полфута на каждом делении. Нижние края арабских или римских цифр совпадают с чертой, соответствующей той осадке, которую указывает данное число.

Мидель – это середина длины судна. Миделем, или мидель-шпангоутом (middle), называют теоретический шпангоут, расположенный посередине длины судна, измеренной между перпендикулярами.

Кроме того, практическим мидель-шпангоутом или миделем назы­вается поперечный разрез судна, на котором изображены связи корпуса судна (практические шпангоуты, стрингеры, наружная обшивка и т. д.).

Набор корпуса(skeleton framework) — ребра жесткости, подкрепляющие изнутри наружную обшивку и палубу судна (шпангоуты (frame), бимсы (beam), стрингеры (girder) и т. д.).

Балкер (bulk carrier) – это судно, которое приспособлено для перевозки массовых грузов без тары, навалом. Массовые грузы: руда, уголь, бокситы, стройматериалы, зерновые и другие.

Переборка поперечная (bulkhead) – это вертикальная металлическая конструкция, которая делит корпус судна на отсеки.

Как правило, минимальное количество водонепроницаемых переборок (watertight bulkhead) три: таранная и две переборки, выгораживающие машинное отделение (Engine room & Aft peak bulkheads).

Таранная переборка (collision bulkhead) – это переборка между помещениями бака и первым грузовым/пассажирским отсеком. Делается мощнее других, чтобы противостоять ударам волн, льда, при столкновениях с судами и причалами/берегом.

Дедвейт DW(deadweight) – это полная грузоподъемность судна, т.

Чистая грузоподъемность (net cargo tonnage)– количество груза, которое судно может принять на борт в текущем рейсе: P_ч = DW – P_зап

Регистровая тонна (register ton) – это единица объема. 1 рег.т. = 100 фут³ = 100 х (0.305м)³ = 100 х 0.0284м³= 2.84м³.

Применяется для измерения регистровой вместимости судна (register tonnage).

Верхняя (главная) палуба (upper deck)– это самая верхняя палуба, до которой доходят поперечные водонепроницаемые переборки.

Двойное дно (double bottom) – это герметичное пространство между обшивкой днища (bottom shell) и палубой двойного дна (tank top).

Двойное дно издавна сложилось как конструктивный элемент непотопляемости – в случае нарушения герметичности днищевой обшивки забортная вода не может заполнить грузовые отсеки.

В двойном дне располагаются: балластные танки (ballast water tank) и танки для хранения судовых запасов топлива (fuel oil tank) и воды (fresh water tank).

Канатный ящик (chain locker) – помещение на баке (forecastle) под брашпилем (windlass) или якорным шпилем (capstan) для размещения якорной цепи (каната) (anchor chain).

Якорное (anchor) устройство – приспособление для удержания судна на месте на открытой воде.

Скуловой киль (bilge keel) – это лист металла, приваренный вдоль судна к скуле (bilge) под углом 135⁰ к борту судна. Служит в качестве пассивного успокоителя качки.

Число тонн на 1см осадки (TPC) – это масса груза, принимаемая или снимаемая с судна, которая изменяет его осадку на 1см. Является функцией осадки.

Флор (flor) – это элемент днищевого набора судна, который вместе с бимсом (beam) соединяет шпангоут (frame) в рамный шпангоут (web frame). Может быть сплошной, бракетный и водонепроницаемый.

Стрингер (stringer) – элемент набора судна. Продольная балка.

Основная плоскость (Basis area) – это горизонтальная плоскость, которая проходит через верхнюю кромку горизонтального киля.

Валовая регистровая вместимость судна (Gross Register Tonnage) – это суммарный объем всех помещений судна, выраженный в регистровых тоннах.

Чистая регистровая вместимость судна (Net Register Tonnage) получается путем вычитания из валовой вместимости объема помещений, предусмотренных Правилами обмера судов.

Грузовместимость судна (Cargo capacity) – это суммарный объем всех помещений, предназначенных для перевозки груза.

Лекция 5,6 Закон Архимеда. Остойчивость судна – основные понятия и термины

5.1 Закон Архимеда.

5.2 Остойчивость судна

5.3 Силы тяжести и поддержания

5.4 Центры тяжести, величины, метацентр.

5.5 Основные понятия

Закон Архимеда (Archimedes Principle) – на тело, погруженное в жидкость, действует сила поддержания, направленная вверх и равная по величине весу вытесненной жидкости

Остойчивость судна (stability) – это мореходное качество. Способность судна возвращаться в первоначальное состояние, из которого оно было выведено внешними силами, после прекращения действия этих сил.

Различают поперечную (transversal) и продольную (longitudinal) ос­тойчивость судна, т. е. способность выравнивать крен (heel) или диф­ферент (trim). Кроме того, рассматривается начальная остойчивость — при малых углах крена (в среднем до 6-8°) и остойчивость на больших углах крена (больше 8°).

Ватерлиния (waterline) – это след пересечения корпуса судна поверхностью воды в данный момент времени. Обозначается WL.

Водоизмещение (displacement) может быть объемное и весовое: Объемное водоизмещение – объем воды, вытесненный корпусом судна (V)м³.

Весовое – вес воды, вытесненной корпусом судна (Δ ═ γ V)т.

Диаграмма статической остойчивости (statical stability curve) — кри­вая, показывающая зависимость восстанавливающего момента, ко­торый действует на судно, от угла крена судна (вычерчивается в двух координатных осях: по горизонтальной оси откладываются углы крена, по вертикальной—восстанавливающие моменты или плечи восстанавливающих моментов).

Рисунок ДСО

Кривые плавучести и начальной остойчиво­сти (элементов теоретического чертежа) (buoyancy and stabilities curves) – это кривые, изображаю­щие зависимость этих элементов теоретического судна от его осадки.

На чертеже обычно изображают кривые: объемного и массового водоизмещения (грузовой размер), числа тонн на 1 см осадки (ТРС), положений центра величины (ц. в.) по длине (LCB) и высоте судна (абс­цисса и апликата ц. в.) (KB), координаты метацентра (КМ_T и КМ_L), абсциссы центра тяжести площади ватерлинии (LCF), метацентрического радиуса (BM), моментов, дифферентующих судно на 1 см (MCTC) и др.

Кривые площадей шпангоутов (масштаб Бонжана) − кривые, изображающие в условном линейном масштабе для каждого из теоретических шпангоутов его площади от киля да различных уровней по высоте (вычерчивают на боковом виде суд­на, сжатом по длине).

Пантокарены (сross curves of stability) – диаграммы, показывающие зависимость величины плеча формы от водоизмещения и крена судна.

Летняя грузовая марка (summer draft mark) – показывает максимально возможную осадку судна. Летняя грузовая ватерлиния проходит через верхнюю кромку горизонтальной полосы круга Плимсоля.

Летняя грузовая ватерлиния (summer waterline) – это ватерлиния, находя­щаяся на уровне центра круга грузовой марки при положении судна без крена и дифферента.

Летняя грузовая ватерлиния – это самая высокая грузовая линия, допустимая для данного судна. Летняя грузовая ватерлиния проходит через верхнюю кромку полосы, которая пересекает круг Плимсоля.

Момент восстанавливающий(up righting moment, moment of statical stability) М_в — момент, который стремится наклоненное судно вернуть в первоначальное положе­ние. Создается либо парой сил (поддержания и тяжести), либо приращением статического момента массы вытесненной судном воды. Рисунок миделя с указанием всех точек, сил и моментов

Плечо восстанавливающей пары (момента) − расстояние по перпендикуляру между равнодействующими сил тя­жести Р и сил поддержания γV (GZ) .

Момент дифферентующий М_диф (trimming Moment) − наклоняет судно в продольном направлении. Соз­дается либо парой внешних сил, либо приращением статического момента массы судна и грузов.

Момент, дифферентующий судно на 1см (MCTC– The moment to change the trim by 1cm) - это момент, который нужно приложить к судну или создать (напри­мер, переносом груза вдоль судна) для того, чтобы оно изменило свой дифферент на 1см.

Плечо восстанавливающего момента (righting lever) – это расстояние между линиями действия равнодействующих сил тяжести судна и поддержания. Зависит от угла крена.

Плотность жидкости (density) - γ– это масса в тоннах 1 м³ жидкости. Плотность морской воды зависит от ее солености. Для расчетных документов (информация об остойчивости для капитана и др.) применяется γ = 1.025 т/м³.

Площадь ватерлинии S (water line area) – это площадь горизонтального сечения корпуса судна.

Водоизмещение (displacement) судна:

Объемное водоизмещение (volume of displacement) V (m³)– объем подводной части корпуса судна или объем вытесненной судном воды.

Весовое водоизмещение (displacement tonnage) Δ=γV (т) – вес судна на плаву с грузом и запасами или вес вытесненной судном воды.