Определить площадь мидель-шпангоута, если длина судна равна L=75 м, коэффициент полноты мидель-шпангоута β=0.92. Отношение длины к ширине судна 6, ширины к осадке 3.
Решение:
Ширина судна:
B=L/6=75/6=12.5 м
Осадка судна:
Т=B/3=12.5/3=4.17 м
Коэффициент полноты площади мидель-шпангоута β — отношение площади мидель-шпангоута ωФ к площади прямоугольника со сторонами В, Т;
β= ωФ/(В×Т)
Отсюда площадь мидель-шпангоута:
ωФ=β×B×T
Cучетом найденных ранее величины
ωФ=β×B×T=0.92×4.17×12.5=48 м2
Ответ:
ωФ=48 м2
-
Коэффициенты полноты корпуса судна
Коэффициенты
полноты корпуса показаны на рис. 2.5.
Коэффициент
полноты ВЛ
α
– отношение площади ватерлинии к площади
описанного прямоугольника:
(2.1)
где
SВЛ
– площадь ватерлинии.
Коэффициент
полноты мидель – шпангоута
β
–
отношение погруженной площади мидель
– шпангоута
к площади описанного прямоугольника:
.
(2.2)
Рис.
2.5. Коэффициенты полноты: а – площади
ватерлинии;
б
– площади мидель-шпангоута; в –
водоизмещения
Коэффициент
общей полноты
δ
–
отношение объема подводной части судна
V
к объему описанного параллелепипеда:
.
(2.3)
Коэффициент
вертикальной полноты
χ
–
отношение
объема подводной части судна к объему
цилиндра, площадь основания которого
равна площади ватерлинии (S),
а высота – осадке судна (T):
или
или
(2.4)
Коэффициент
продольной полноты
φ
–
отношение объема подводной части судна
к объему цилиндра, площадь основания
которого равна площади мидель – шпангоута
(
),
а высота – длине судна (L):
или
или
(2.5)
Вторые
обозначения приняты в иностранной
литературе.
-
Соотношение главных размерений судна
Главные
размерения судна
L.В.Н
и Т
определяют
размеры, а их соотношения дают представление
о форме корпуса и характеризуют некоторые
мореходные качества судна.
Отношение
L/В
дает представление о быстроходности
судна, так как чем больше это отношение,
тем быстроходнее судно.
Отношение
L/Н
характеризует жесткость и прочность
корпуса судна, т. е. с его ростом снижается
жесткость и прочность корпуса.
Отношение
Н/Т
характеризует степень непотопляемости
судна и с его ростом непотопляемость
повышается.
Отношение
В/Т
влияет
на остойчивость и ходкость судна и с
его ростом увеличивается остойчивость,
но ходкость ухудшается в связи с
увеличением сопротивления воды.
Характерные
значения коэффициентов полноты и
соотношения главных размерений приведены
в таблице 2.1.
Таблица
2.1. Коэффициенты полноты и соотношение
Главных размерений транспортных судов
|
Типы |
L/В |
В/Т |
Н/Т |
L/Н |
δ |
α |
|
|
Сухогрузные суда |
6,2-7,8 |
2,2-3,0 |
1,25-1,52 |
10,3-14,5 |
0,62-0,75 |
0,80-0,85 |
0,95-0,98 |
|
Балкеры |
6,0-7,2 |
2,3-2,8 |
1,30-1,58 |
10,5-14,5 |
0,73-0,83 |
0,78-0,88 |
0,96-0,99 |
|
Танкеры |
5,8-7,5 |
2,3-3,3 |
1,18-1,52 |
11,5-14,0 |
0,72-0,90 |
0,78-0, |
0,98-0,99 |
|
Контейнеровозы |
6,2-8,3 |
2,4-3,1 |
1,35-2,1 |
9,0-14,0 |
0,60-0,70 |
0,82-0,86 |
0,95-0,98 |
|
Накатные |
5,9-7,0 |
2,7-3,5 |
1,85-2,28 |
8,2-10,5 |
0,59-0,69 |
0,82-0,88 |
0,94-0,97 |
-
Теоретический чертеж
Форму
судна наиболее полно определяет
теоретический чертеж судна – совокупность
проекций сечений поверхности судна на
три главные взаимно перпендикулярные
плоскости судна (рис. 2.6).
Рис.
2.6. Теоретический чертеж судна
В
качестве главных плоскостей проекций
теоретического чертежа принимают:
диаметральную плоскость, основную
плоскость и плоскость мидель – шпангоута.
Линии
пересечения судовой поверхности
плоскостями, параллельными диаметральной
плоскости, называются батоксами.
Линии пересечения поверхности судна
плоскостями, параллельными основной
плоскости, называются ватерлиниями,
а линии пересечения поверхности судна
плоскостями, параллельными плоскости
мидель – шпангоута, – теоретическими
шпангоутами.
Проекция
всех этих линий на диаметральную
(вертикальную) плоскость называется –
«БОК».
Батоксы
на этой проекции изображаются без
искажений, а ватерлинии и шпангоуты
видны в виде прямых линий. Проекция
линий пересечения на горизонтальную
(основную) плоскость называется
«ПОЛУШИРОТОЙ».
Ватерлинии
на проекции изображаются без искажений,
а батоксы и шпангоуты в виде прямых
линий. Так как ватерлинии симметричны
(при симметричной форме судна), то они
на полушироте изображаются только по
одну сторону от ДП. На полушироте
изображается линия пересечения верхней
палубы и борта, а также все палубы судна.
Проекция всех линий пересечения на
плоскость мидель – шпангоута называется
«КОРПУС»
(профильная
проекция). На корпусе с правой стороны
от ДП изображают проекцию носовых
шпангоутов, а с левой стороны – кормовых.
Проекции ватерлиний и батоксов
изображаются в виде прямых линий.
Теоретический
чертеж необходим для расчетов мореходных
качеств – плавучести, остойчивости,
непотопляемости, постройки корпуса
судна, а также в эксплуатации – для
определения размеров помещений и
расстояний до отверстий в корпусе судна.
Прямые линии теоретического чертежа
называют «сеткой»,
а наклонные сечения – «рыбинами».
При
разработке теоретического чертежа
судна используют масштабы уменьшения:
1:200, 1:100, 1:50, 1:20, 1:10 в зависимости от
размеров судна.
При
постройке судна на судоверфях некоторые
участки корпуса вычерчивают в масштабе
1:1 на полу специального цеха, называемого
«плазом».
Соседние файлы в предмете Теория и устройство судна
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Найти площадь КВЛ, площадь мидель-шпангоута и объемное водоизмещение судна, коэффициенты полноты и главные размерения которого: L = 126,2 м; В = 16,32 м; Т = 8,98 м; α = 0,872; β = 0,977; δ = 0,772.
Коэффициент полноты ватерлинии α=0,872 – это отношение площади ватерлинии S к площади описанного вокруг нее прямоугольника:
α=SL*B, (1)
откуда при заданных длине L=126,2 м судна и его ширине B=16,32 м определяем площадь конструктивной ватерлинии:
S=α*L*B=0,872*126,2*16,32=1796 м2.
Коэффициент полноты мидель-шпангоута β=0,977 – это отношение площади мидель-шпангоута ω к площади описанного вокруг нее прямоугольника:
β=ωB*T, (2)
откуда при заданных ширине судна B=16,32 м и его осадке T=8,98 м определяем площадь мидель-шпангоута:
ω=β*B*T=0,977*16,32*8,98=143,2 м2.
Коэффициент общей полноты (полноты водоизмещения) δ=0,772 – это отношение подводной части корпуса V (объемного водоизмещения) к объему описанного вокруг неее параллелепипеда:
δ=VL*B*T , (3)
где L – длина судна; B – ширина судна; T – осадка судна.
Тогда искомое объемное водоизмещение:
V=δ*L*B*T=0,772*126,2*16,32*8,98=14278 м3.
Коэффициенты полноты — численные показатели, характеризующие полноту обводов судна. Различают четыре коэффициента полноты[1]:
Расчёт коэффициентов общей и продольной полноты
- α — коэффициент полноты конструктивной ватерлинии, отношение площади ватерлинии к площади описанного прямоугольника;
- β — коэффициент полноты подводной части мидель-шпангоута, отношение площади подводной части мидель-шпангоута к площади описанного прямоугольника;
- δ — коэффициент общей полноты, отношение водоизмещения к объёму описанного параллелепипеда.
- φ — коэффициент продольной полноты, отношение водоизмещения к объёму прямого цилиндра, основанием которого служит подводная часть мидель-шпангоута.
Коэффициенты полноты всегда находятся в диапазоне 0…1. Каждый класс кораблей имеет характерные значения коэффициентов полноты. Чем больше коэффициенты полноты, тем полнее обводы судна и, наоборот, чем он меньше, тем обводы более вытянуты и заострены. Более полные обводы означают большую грузовместимость, но меньшую скорость хода по сравнению с судами, обладающими меньшими значениями коэффициентов полноты[1].
Коэффициенты полноты определяются следующими соотношениями:
где
— водоизмещение;- — площадь горизонтальной проекции корпуса по ватерлинии;
- — площадь подводной части мидель-шпангоута;
- — длина судна по ватерлинии;
- — ширина судна по ватерлинии;
- — средняя осадка судна.
Типовые коэффициенты полноты для различных классов судов[1]
| Классы кораблей и судов | α | β | δ |
|---|---|---|---|
| Линкоры | 0,70–0,77 | 0,90–0,96 | 0,57–0,63 |
| Крейсера | 0,69–0,72 | 0,86–0,89 | 0,45–0,65 |
| Эсминцы | 0,70–0,73 | 0,76–0,86 | 0,40–0,54 |
| Лайнеры | 0,75–0,82 | 0,95–0,96 | 0,57–0,71 |
| Морские пассажирские суда | 0,70–0,80 | 0,85–0,96 | 0,45–0,65 |
| Большие грузовые суда | 0,80–0,85 | 0,95–0,98 | 0,70–0,78 |
| Средние грузовые суда | 0,82–0,86 | 0,96–0,98 | 0,70–0,78 |
| Ледоколы | 0,75–0,77 | 0,80–0,83 | 0,46–0,52 |
| Большие парусные суда | 0,70–0,83 | 0,70–0,94 | 0,42–0,47 |
| Речные пассажирские суда | 0,78–0,87 | 0,98–0,998 | 0,70–0,89 |
Примечания[править | править код]
- ↑ 1 2 3
Сулержицкий М., Сулержицкий Д. Морской словарь, ДОСААФ, 1956, 288 с.
Главные размерения судна влияют на технические и эксплуатационные характеристики изделия. Строительство лодки всегда начинается с измерений, определения размеров и составления теоретического чертежа судна. Перечисленные характеристики дают более полное понимание об обводах и их характеристиках.
Ключевые измерения
Основные размерения судна подразумевают 4 основных размера: длина, ширина, бортовая высота и уровень осадки.
После достоверного определения перечисленных величин владелец или конструктор может принимать решения в отношении разнообразных эксплуатационных задач: метод выполнения швартовки на причале, способность к передвижению по мелководным местам, уровень грузоподъёмности. Сегодня выделяют несколько значений перечисленных величин:
- наибольшие размеры длины в проектных документах обозначаются Lнб. Определяется как дистанция между крайними наружными точками конструкции при измерении вдоль корпуса;
- длина в отношении конструктивной ватерлинии судна (КВЛ). Изначально рассмотрим, что такое ватерлиния судна – это линия касания воды и корпуса лодки. У начинающих конструкторов и многих владельцев возникает вопрос, что такое КВЛ? КВЛ – это расстояние между дальними точками корпуса, которое для измерений использует зеркало воды при максимальной нагрузке на судно (количество веса и процентное отношение к максимальной грузоподъёмности может отличаться);
- наибольшая ширина отмечается с помощью Внб, её измеряют в области максимальной ширины судна. Измерения проводят по внешним граням;
- ширина по КВЛ определяется как дистанция между конечными точками по ширине вдоль нахождения ватерлинии;
- высота в области миделя. Предварительно следует определить, что такое мидель? Мидель судна – это плоскость, располагающаяся поперёк лодки и имеющая вертикальную направленность, которая проходит в центре длины лодки. Преимущественно на чертежах мидель – это значок H. Для её измерения применяется замер от килевой части (нижняя точка) до верхушки борта;
- высота части борта, находящаяся над водой (F). Измеряется от ватерлинии до верхушки борта. Преимущественно надводная часть борта определяется на миделе, но дополняют информацию значениями на носу и корме;
- средние показатели осадки (T) определяются, как значения углубления лодки в воду при увеличении давления. Чаще для этого используется мидель от КВЛ до нижней отметки киля.
Основные габариты
Помимо ключевых значений, теоретический чертеж корпуса судна часто содержит обозначения габаритов:
- длина судна, включая выступающие элементы штевней;
- габаритная осадка – это измерение от КВЛ до нижнего участка судна (до шпоры ПМ или других элементов);
- ширина по габаритам, определяющаяся по выступам бортиков или по привальным брусьям;
- габаритная высота – это размерение от самой нижней до верхней части судна.
Важные показатели соотношений
Существуют значения, заданные в точных цифрах, но корпус часто характеризуется дополнительными измерениями, которые выступают в виде соотношения величин. Частыми значениями являются отношения:
- длины и ширины вдоль линии погружения лодки (L/B), позволяет определить ходкость конструкции, так как при увеличении L/B судно становится более быстроходным, при условии, что оно имеет водоизмещающий тип. Определяет также остойчивость, соответственно, при снижении L/B и сохранении длины судно становится более остойчиво;
- ширины вдоль конструктивной ватерлинии к осадке (В/Т). Показатель обеспечивает данными о ходкости, уровне мореходности и остойчивости конструкции. По мере увеличения соотношения, судно становится более остойчивым, но снижается способность удерживать прежнюю скорость при появлении волн на воде. Узкие, глубокопогружённые корпуса легче переносят волны;
- максимальной длины и бортовой высоты судна в области миделя (Lнб/H). Описывается жёсткость днища и его прочность. Чем меньше этот показатель, тем больше прочность корпуса;
- абсолютной высоты борта к способности давать осадку (H/T). Показывает запас плавучести лодки. При увеличении этого показателя, запас становится больше, соответственно, судно способно выдержать большую нагрузку без риска попадания волн в кокпит.
Что такое теоретический чертёж?
Теоретический чертёж – это рисунок на бумажном листе, описывающий сложную конструкцию корпуса по поверхности. Для полного понимания строения используется 3 проекции при перпендикулярном пересечении. На чертеже видны места соединения обшивки снаружи пересекающимися плоскостями, в этом отношении существуют специальные правила. Для построения корабля обязательно 3 плоскости: основная, мидель-шпангоута, диаметральная. Основные сечения корпуса судна:
- диаметральная плоскость (ДП) судна. ДП судна – это плоскость, идущая вертикально и делящая весь корпус на 2 равные части вдоль длины;
- основная плоскость (ОП) судна – это вид корабля снизу, плоскость координат строго горизонтальная;
- плоскость миделя. Последняя важная плоскость мидель-шпангоута проходит вертикально поперёк длины. Многие не знают, что такое строение чертежа позволяет увидеть тип бортов, разновидность шпангоутов и строение кокпита.
Для получения всех трех видов теоретического чертежа необходимо представить разрез судна по перечисленным траекториям, параллельным трем плоскостям. На проекции бокового вида отражаются следы разреза корпуса одной плоскостью точно по центру вдоль всей длинны. Подобные следы имеют название батоксы. Второе сечение выполняется равностоящими плоскостями по горизонтали снизу ватерлинии (полуширота). Следы от разреза днища позволяют получить информацию о корпусе.
Все линии чертежа на одной проекции имеют кривую форму, а на остальных представлены ровно. Шпангоуты при взгляде сбоку или полушироты будут представлены только в виде линий, но на самом деле их всегда выполняют криволинейно. Ватерлиния имеет прямой вид сбоку и на сечении «корпус», а батоксы – на корпусе и полушироте.
Чертежи выполняются с точки зрения симметричности ДП, соответственно, на полушироте отображают ватерлинию левого борта. С правой стороны корпус очерчивают обводами шпангоутов носа, а слева – кормы, чтобы не нагромождать каждый чертёж.
Что такое коэффициенты полноты?
Коэффициент полноты водоизмещения – это важнейший параметр чертежа, так как он отражает объём воды, которую корпус вытеснит при погружении до ватерлинии. Водоизмещение имеет объёмную характеристику и позволяет определить габариты судна, вместимость конструкции и мореходные свойства.
Водоизмещение не является статической величиной, ведь имеет зависимость от уровня нагрузки на судно, соответственно, выделяют некоторые разновидности:
- полное. Подразумевается, что на борту присутствует полный бак горючего, необходимое количество воды для питья, экипаж и провиант;
- порожнее – это способность выталкивания воды с установкой на борту двигателя, снабжения, но при отсутствии горючего, личных вещей, провизии и людей;
- обмера. На борту присутствуют паруса, снабжение, но нет экипажа, горючего и других вещей. Используется только для парусных видов лодок.
Значение водоизмещения на чертежах описывается буквой V и измеряется в м3. Используется для определения характеристик коэффициентов полноты судна. Существует некоторое отличие от весового водоизмещения, так как последний показатель описывает груз судна и вычисляется в тоннах, а коэффициенты полноты судна учитывают плотность воды. Расчёты проводятся по формуле D = p*V, где p – справочная плотность воды.
Для сравнения нескольких чертежей судов используют коэффициенты полноты без использования размеров, среди них:
- коэффициент полноты водоизмещения (б) судна – связывает габариты корпуса и уровень его погружения. Для его определения важно учитывать соотношение объёма выталкиваемой жидкости до КВЛ к параллелепипеду с равными сторонами [б=V/(L*B*T)]. По мере уменьшения показателя обводы, днища заостряются, с обратной стороны, снижается полезный объём днища под водой;
- коэффициент полноты ватерлинии (а) – это соотношение площади ватерлинии к прямоугольной конструкции со сторонами L и B [a=S/(L*B)];
- коэффициент полноты мидель шпангоута (b) рассчитывается на основании соотношения площади миделя и прямоугольного каркаса с параметрами сторон B и T [b=X/(B*T)].
Значение водоизмещения «а» описывает величину заострённости ватерлинии в области оконечностей и изменения в изначальном уровне остойчивости. По мере увеличения «а» улучшается качество остойчивости судна, но при рассмотрении лодки водоизмещающего класса, снижается качество обтекаемости всего корпуса и несколько ухудшается ходкость (заметнее всего при волнении или значительной нагрузке).
Коэффициент b только косвенно описывает качество распределения объёма и степень влияния обводов днища на ходкость конструкции. Чаще всего значению присущ призматический коэффициент «ф» (продольная полнота), он описывает отношение между объёмным водоизмещением к призме, при условии частичной погружённости миделя, и высотой – длина конструкции вдоль ватерлинии. Коэффициент имеет жёсткую привязку к б и b, что выражается формулой: ф=б/b.
