WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |
-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ Национальний университет кораблестроения имени адмирала Макарова..,..,..

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ СУДОВ Под общей редакцией проф. Н.Б. Слижевского Рекомендовано Министерством образования и науки Украины Николаев НУК 2005 УДК 629.5(031) ББК 39,42я2 С 47 Рекомендовано Министерством образования и науки Украины, письмо № 14/18.2202 от 12.10.2004 Рецензенты:

В.С. Блинцов, доктор технических наук, профессор;

Б.А. Бугаенко, доктор технических наук, профессор;

Л.М. Дыхта, доктор технических наук, профессор Слижевский Н.Б., Король Ю.М., Тимошенко В.Ф.

С 47 Энциклопедия судов / Под общ. ред. проф. Н.Б. Слижевского. – Николаев: НУК, 2005. – 172 с.

ISBN 966–321–032–х Изложены энциклопедические сведения по эксплуатационным и мореходным качествам судов, прочности, архитектуре, конструкции, устройствам, системам и судовым энергетическим установкам, а также принципам проектирования, постройки и ремонта. Для полноты вос приятия фотографии судов сгруппированы в конце первой главы.

Предназначено для студентов дневной и заочной форм обучения в кораблестроительных вузах для специальностей "Электромеханика", "Компьютерные науки", "Экономика и предпринимательство", "Менеджмент", "Право".

УДК 629.5(031) ББК 39,42я Слижевский Н.Б., Король Ю.М., ISBN 966–321–032–х Тимошенко В.Ф.

Издательство НУК, 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СУДАХ.................................................. 1.1. Техническое и правовое определение судна......................... 1.2. Мореходные и эксплуатационные качества судов............... 1.3. Классификация судов............................................................. 1.4. Технический надзор за судами.............................................. 2. ГЕОМЕТРИЯ СУДОВОГО КОРПУСА........................................ 2.1. Теоретический чертеж............................................................ 2.2. Главные размерения, коэффициенты полноты..................... 2.3. Посадка судна......................................................................... 3. МОРЕХОДНЫЕ КАЧЕСТВА СУДОВ......................................... 3.1. Плавучесть.............................................................................. 3.2. Остойчивость.......................................................................... 3.3. Непотопляемость.................................................................... 3.4. Ходкость................................................................................. 3.5. Управляемость........................................................................ 3.6. Мореходность......................................................................... 4. КОНСТРУКЦИЯ И ПРОЧНОСТЬ СУДОВОГО КОРПУСА.... 4.1. Прочность судна..................................................................... 4.2. Конструкция корпуса судна................................................... 4.3. Соединения деталей корпуса судна....................................... 5. СУДОВЫЕ УСТРОЙСТВА............................................................ 5.1. Общие сведения...................................................................... 5.2. Рулевое устройство................................................................. 5.3. Якорное устройство............................................................... 5.4. Швартовное устройство........................................................ 5.5. Грузовое устройство.............................................................. 5.6. Спасательное устройство....................................................... 5.7. Буксирное устройство............................................................ 5.8. Леерное и тентовое устройства............................................. 5.9. Специальные устройства судов............................................. 6. СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И ЭЛЕКТРО ОБОРУДОВАНИЕ СУДОВ............................................................... 6.1. Типы, состав и размещение энергетических установок на судах............................................................................................... 6.2. Судовые энергетические установки с двигателями внут реннего сгорания........................................................................... 6.3. Паротурбинные СЭУ............................................................. 6.4. Газотурбинные СЭУ.............................................................. 6.5. Ядерные энергетические установки...................................... 6.6. Электрические энергетические установки............................ 6.7. Передача мощности от двигателя к движителю.................. 7. СУДОВЫЕ СИСТЕМЫ................................................................. 7.1. Общие сведения и принципы классификации....................... 7.2. Конструктивные элементы систем........................................ 7.3. Общесудовые системы........................................................... 8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ПОСТРОЙКА И РЕМОНТ СУДОВ...... 8.1. Проектирование судна........................................................... 8.2. Постройка судна..................................................................... 8.3. Ремонт судов........................................................................... 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СУДАХ 1.1. Техническое и правовое определение судна Судно представляет собой сложное инженерное сооружение, об ладающее способностью плавать и предназначенное для осуществления целенаправленных действий человека на море.

Под целенаправленными действиями понимают перевозку различ ного рода грузов, пассажиров, багажа и почты;

разведку и добычу по лезных ископаемых и морепродуктов;

спасательные операции;

выпол нение гидротехнических и гидронавигационных работ;

несение спецслужб (охрана промысла, санитарная и карантинная службы);

научные работы;

спортивные, учебные, военные и другие виды деятельности. Судно, имеющее на борту штатное вооружение, называют кораблем.

В морском праве судно является не только продуктом человеческого труда для целей мореходства (обязательное условие для юридического признания объекта судном), но и учреждением, наделенным правами и обязанностями. Как учреждение морское судно может быть признано виновным или невиновным в той или в иной ситуации, и к нему могут быть применены различного рода санкции – штрафы, лишение права торгового мореходства и др. В открытом море на судно распространя ется закон того государства, под флагом которого оно плавает. При заходе в иностранные порты судно попадает под действие законов суверенной власти прибрежного государства.

Под государственным флагом могут плавать суда, находящиеся в государственной или в иной собственности. Документом, удостоверя ющим право на плавание под государственным флагом, является спе циальное свидетельство – судовой билет, выдаваемый управлением морского порта, в судовой реестр которого внесено судно. Судно может быть допущено к плаванию с внесением его в государственный реестр только в том случае, если оно удовлетворяет требованиям безопасного плавания, которые устанавливаются государственным классифика ционным обществом.

1.2. Мореходные и эксплуатационные качества судов Все качества, которыми в той или иной мере должно обладать каж дое судно, можно разделить на две категории – мореходные и эксплуа тационные.

Мореходные качества присущи судну как плавучему сооружению, которое находится во взаимодействии с окружающей средой – водой и воздухом. Эти качества определяют условия равновесия или движе ния судна при действии на него различных сил во время эксплуатации.

К числу таких качеств относятся плавучесть, остойчивость, непотопля емость, ходкость, управляемость и мореходность.

Плавучесть – способность судна держаться на плаву, имея задан ную посадку и неся на себе определенное количество грузов.

Остойчивость – способность судна, выведенного наклонением из положения равновесия, возвращаться в это положение после пре кращения действия сил, вызвавших это наклонение.

Непотопляемость – способность судна при затоплении одного или нескольких отсеков сохранять плавучесть и остойчивость.

Ходкость – способность судна развивать и сохранять заданную скорость хода при минимальных энергозатратах.

Управляемость – способность судна сохранять или изменять на правление движения в соответствии с действиями рулевого.

Мореходность – способность судна противостоять действию морского волнения и ветра, сохраняя при этом плавность и умеренность ' розмахов качки.

Показателями этих качеств являются: количество воды, вытесненное корпусом судна;

параметры посадки, определяющие положение судна относительно свободной поверхности;

запас плавучести;

минимальный опрокидывающий момент;

количество отсеков, затопление которых не приведет к гибели судна;

скорость хода;

коэффициент полезного действия движителя;

диаметр циркуляции, амплитуда и период качки в условиях ветрового волнения и др.

Эксплуатационные качества определяют степень соответствия судна его назначению, а также современным требованиям постройки, экс плуатации и ремонта как инженерного сооружения и транспортного средства. К ним относят надежность и безопасность мореплавания, провозоспособность, обитаемость, экономичность.

Надежность и безопасность мореплавания обеспечиваются норми рованием показателей технического совершенства судна, качеством его корпуса, оборудования, устройств и систем, уровнем технологичности постройки, эксплуатации и ремонта, квалификацией обслуживающего персонала.

В процессе проектирования показатели мореходных качеств, общей и местной прочности, показатели и состав оборудования, устройств и систем должны быть достигнуты такими, какими они регламентируются государственными классификационными обществами.

Провозоспособность – количество перевезенных грузов за навигацию.

Навигация – это период непрерывной эксплуатации судна между двумя плановыми ремонтами с очисткой и окраской подводной поверхности.

Показателями провозоспособности являются грузоподъемность, грузовместимость, пассажировместимость, скорость хода, автоном ность и дальность плавания.

Полная грузоподъемность судна (дедвейт) – масса полезного груза, пассажиров, экипажа, багажа, запасов топлива, воды для парогенерато ров, смазочного масла, пресной воды и провизии для пассажиров и экипа жа, расходных материалов. Обозначается DW и измеряется в тоннах.

Чистая грузоподъемность – масса грузов, багажа и пассажиров.

Обозначается D и измеряется в тоннах.

Грузовместимость – суммарный объем судовых грузовых помеще ний. Обозначается W и измеряется в кубических метрах. Различают те оретическую, зерновую и киповую грузовместимость, грузовместимость по жидкому грузу и рефрижераторных помещений.

Теоретическая грузовместимость равна объему грузовых помещений, вычисленному по их обводам при помощи теоретического чертежа.

Зерновая грузовместимость – вместимость по сыпучему грузу, равна теоретической за вычетом объема, занимаемого набором корпуса, пайолами, шифтинг-бордсами, пиллерсами, трапами. Обычно она со ставляет около 95 % теоретической грузовместимости.

Киповая грузовместимость – вместимость по штучному (тарному) грузу, равна зерновой за вычетом объема между элементами набора, который не может быть использован для размещения ящиков, бочек, кип хлопка и т. п. Ее определяют по внутренним кромкам рыбинсов и нижним кромкам бимсов. Обычно киповая грузовместимость состав ляет 85…90 % теоретической грузовместимости.

Грузовместимость по жидкому грузу равна зерновой за вычетом объема, учитывающего тепловое расширение груза.

Грузовместимость рефрижераторных помещений получают вычи танием из теоретической грузовместимости объема изоляции и кон структивных элементов холодильных систем.

Особым образом измеряется грузовместимость судов при перевозке ряда укрупненных унифицированных грузов – контейнеров, лихтеров, трейлеров, автомашин, железнодорожных вагонов. В этом случае грузо вместимость измеряется количеством единиц соответствующего груза, принимаемого в грузовые помещения и на верхнюю палубу. Например, контейнеровместимость выражается в количестве стандартных 20-фу товых (шестиметровых) контейнеров, которые могут быть размещены на судне.

Чтобы оценить возможности полного использования грузоподъем ности судна для перевозки различных грузов, используют понятия удель ной грузовместимости судна и удельного погрузочного объема груза.

Удельной грузовместимостью судна называют отношение грузо вместимости судна к массе груза, для перевозки которого оно проек тировалось.

Удельным погрузочным объемом груза служит отношение объема, занимаемого определенным грузом в судовом грузовом помещении, к массе этого груза. Значение удельного погрузочного объема в значитель ной степени зависит от плотности груза, его упаковки и особенностей укладки в трюмах, размеров пустот между отдельными грузовыми места ми и элементами набора корпуса. В практике перевозок грузы с удель ным погрузочным объемом µ 1,1 принято называть весовыми или дедвейтными, а с µ > 1,1 – объемными.

К объемным характеристикам судна относят также регистровую вместимость, или регистровый тоннаж, который является условным показателем объема помещений, защищенных от воздействия моря.

Единицей измерения регистровой вместимости служит так называемая регистровая тонна, равная 100 куб. футам, или 2,83 м3.

Регистровая вместимость служит в качестве универсальной срав нительной характеристики судов, а также для установления величины всевозможных сборов, связанных с заходами в порты, проходом кана лов и т. п.

Различают два вида регистровой вместимости – валовую и чистую.

Валовая регистровая вместимость представляет собой объем всех судовых помещений под верхней палубой и в надстройках за вычетом объемов, установленных правилами обмера судов.

Чистая регистровая вместимость включает в себя объем грузовых и пассажирских помещений;

исходя из этого производится начисление портовых налогов и сборов.

Для пассажирских и грузопассажирских судов важной эксплуата ционной характеристикой является пассажировместимость.

Скорость хода судна – важнейшая эксплуатационная характери стика, определяющая быстроту его перемещения. Скорость хода морских судов измеряют в узлах (узел – морская миля в час;

морская миля равна длине дуговой минуты меридиана, что составляет 1852,2 м).

Различают скорость хода на испытаниях, замеряемую в период сда точных испытаний на мерной линии;

спецификационную, гарантируе мую договорной спецификацией для водоизмещения судна в полном грузу;

эксплуатационную, соответствующую средним навигационным условиям и длительному эксплуатационному режиму работы энергети ческой установки;

путевую, получаемую делением расстояния между портами отправления и назначения на время, затраченное на преодоле ние этого пути;

экономическую, соответствующую минимальному рас ходу топлива на милю пройденного пути.

Скорости хода современных транспортных судов в зависимости от их назначения составляют 12…18 уз, а океанских пассажирских лайне ров и крупных контейнеровозов – 25…35 уз и более.

Автономностью называют длительность пребывания судна в море без пополнения запасов топлива, провизии и пресной воды. Для мор ских транспортных судов автономность составляет 30…60 суток, а для крупных ледоколов, гидрографических и научно-исследовательских судов – 6…12 месяцев.

Дальность плавания – это расстояние, которое может пройти судно с заданной скоростью без пополнения запасов топлива, смазочного мас ла и котельно-питательной воды. Дальность плавания современных круп ных морских транспортных судов может достигать 15…30 тыс. миль.

Обитаемость – комплексная характеристика судна, показывающая степень его приспособленности к жизнедеятельности человека в усло виях плавания. Обитаемость характеризуется совокупностью ряда фак торов окружающей среды: социальных (условия размещения экипажа и пассажиров, организация служб, труда и отдыха, психологического климата), физических (микроклимат, освещенность, шум, вибрация, электромагнитные излучения), биологических (обеспеченность водой, пищей, наличие микрофлоры, грызунов, растений), санитарно-гигие нических.

К экономическим характеристикам судна относят стоимость по стройки и содержания, срок окупаемости, себестоимость перевозки од ной тонны груза на одну милю, уровень рентабельности и др.

1.3. Классификация судов Современные морские суда классифицируются по назначению, району плавания, по типу главного двигателя, принципу поддержания, архитектурно-конструктивным признакам и т. д.

По назначению суда можно разделить на транспортные, промысловые, служебно-вспомогательные и суда технического флота.

Транспортные суда предназначаются для транспортировки различ ных грузов, а также для перевозки пассажиров и багажа.

Грузовые суда по роду перевозимого груза делятся на три группы:

сухогрузные, наливные и комбинированные. В каждой из этих групп по характеру эксплуатации различают карголайнеры – суда, эксплуа тирующиеся на одной или на нескольких линиях по жесткому расписа нию, и трампы – суда-бродяги, выполняющие перевозки без расписа ния, по мере поступления заказов.

Наиболее многочисленной является группа сухогрузных судов (около 80 % от общего количества грузовых судов), которая к тому же весьма разнообразна по типам. К ней относятся универсальные сухогрузные суда, суда для перевозки навалочных грузов, а также различные специа лизированные суда: контейнеровозы, лихтеровозы, суда с горизонталь ной грузообработкой, лесовозы, рефрижераторы и др.

Универсальные сухогрузные суда (рис. 1.1) предназначены для пере возки генерального груза, под которым понимают груз в упаковке (ящиках, бочках, тюках, кипах или в отдельных местах), автомашины, металло конструкции, металлопрокат и т. п. Эти суда имеют большое коли чество трюмов, несколько палуб и снабжаются бортовыми грузовыми устройствами. Грузоподъемность универсальных сухогрузных судов не превышает 20 тыс. т, скорость хода – 14…18 уз.

Суда для навалочных грузов – балкеры или балкериеры – предназна чены для перевозки сыпучих грузов без тары: руды и рудных концен тратов, угля, зерна, химических удобрений, цемента, сахара-сырца и др.

Среди них различают узкоспециализированные суда – рудовозы, угле возы, зерновозы – и универсальные, предназначенные для перевозки любых сыпучих грузов.

Суда для навалочных грузов (рис. 1.2) – наиболее крупнотоннажные среди сухогрузных судов. Их дедвейт составляет в среднем 35…40 тыс. т и может достигать 200 тыс. т. Скорость балкеров обычно не превышает 14…16 уз. По конструктивному типу это – одновинтовые суда с буль бовыми образованиями кормовой и носовой оконечностей. Грузовые трюмы формируются в нижней и верхней частях наклонными продоль ными переборками, обеспечивающими самораспределение груза. Цис терны, образуемые этими переборками и бортами, используют для при ема водяного балласта. Для уменьшения крена при возможном смеще нии груза трюмы на некоторых судах разделяют продольными перебор ками. Настил второго дна выполняется утолщенным и содержит спе циальные подкрепления, что позволяет производить грузовые опера ции грейфером.

Контейнеровозы (рис. 1.3) – это специализированные суда для пере возки грузов в контейнерах – стандартных емкостях многоразового использования, масса которых с грузом может достигать 10…40 т. По грузоподъемности и вместимости контейнеровозы подразделяют на три основные группы: вместимостью до 300 единиц;

суда, рассчитан ные на перевозку 1000…1500 контейнеров;

суда, перевозящие свыше 2000 контейнеров.

Для быстрого и надежного крепления контейнеров предусматри вается ячеистая конструкция трюмов в виде системы вертикальных стоек из углового профиля. Примерно 30 % от общего количества контейне ров перевозится на крышках грузовых трюмов в несколько ярусов (до пяти), где они фиксируются с помощью палубных креплений. Скорость контейнеровозов в зависимости от водоизмещения – 14…30 уз, даль ность плавания – до 30 тыс. миль. Мощность энергетической установки составляет 1,5…60 тыс. кВт.

Лихтеровозы (рис. 1.4) – специализированные суда, перевозящие грузы в баржах – лихтерах. Особенностью эксплуатации лихтеровозов является существенное сокращение стояночного времени для осущест вления грузовых операций и возможность доставки лихтеров в плохо оборудованные порты, в том числе и в мелководные – речные.

Наиболее распространенными являются лихтеровозы типа ЛЭШ (ЛЭШ – lighter aboard the ship), которые представляют собой крупные суда, способные перевозить 40…90 лихтеров грузоподъемностью до 370 т со скоростью 18…22 уз. По конструктивному типу эти лихтеровозы, как правило, двухвинтовые, однопалубные с избыточным надводным бортом. Они предназначены для работы в ледовых условиях, имеют носовую оконечность и форштевень ледокольного типа. Жилая над стройка располагается в носу, а машинное отделение – в корме или смещено от нее к миделю. Лихтеры загружаются или выгружаются в корме и переносятся вдоль судна козловым краном грузоподъем ностью до 500 т. В трюмах и на палубе таких лихтеровозов можно пере возить контейнеры.

Лихтеровозы типа Си-Би (Sea-Bea) предназначены для перевозки 26…38 больших лихтеров водоизмещением до 1300 т. По конструктив ному типу это – многопалубные суда без поперечных переборок и с двойными бортами в пределах грузовых помещений. Доставка лихте ров из воды и перемещение их по судну производятся специальными подъемниками и передвижными тележками.

Третьим типом лихтеровозов (рис. 1.5) являются суда докового типа.

На время грузовых операций трюм-док заполняется водой. При помо щи буксиров через носовые или кормовые ворота в него вводятся лих теры. После центровки лихтеров над местами установки воду откачи вают. Такие суда могут использоваться также для транспортировки других судов и производства доковых работ.

Суда с горизонтальной грузообработкой (рис.1.6), или, как их часто называют, суда типа Ро-Ро (от англ. Rolle on-rolle off), служат для пере возки колесной техники и штучных грузов, погрузка и выгрузка кото рых производятся накаткой. Суда этого типа получили широкое рас пространение как линейные за счет существенного сокращения времени грузообработки. Они могут быть специализированными (автомоби левозы, трейлеровозы, контейнеровозы) и универсальными дедвейтом до 8 тыс. т и более.

Скорость хода таких судов в зависимости от водоизмещения мо жет меняться в широких пределах – 13…25 уз. По конструктивному типу суда с горизонтальной грузообработкой – одновинтовые, многопалубные, преимущественно с кормовым расположением машинного отделения и жилой надстройки. Поперечные переборки на верхних палубах, как правило, отсутствуют, а в трюмах в поперечных переборках имеются вырезы для перемещения грузов, которые снабжены водонепроницае мыми закрытиями. Автомобили, трейлеры и другая колесная техника загружаются своим ходом по носовым или кормовым забортным аппа релям через лацпорты, контейнеры – при помощи автопогрузчиков.

Рефрижераторные суда (рис. 1.7) предназначены для перевозки ско ропортящихся грузов. В зависимости от температурных режимов в гру зовых помещениях различают несколько групп рефрижераторных су дов: низкотемпературные, перевозящие замороженный груз;

высоко температурные, перевозящие охлажденный груз;

универсальные, при способленные для перевозки любого груза;

фруктовозы, предназна ченные для перевозки плодов и имеющие усиленную систему кондици онирования воздуха грузовых помещений. Водоизмещение таких судов достигает 10…20 тыс. т, а скорость хода – 18…22 уз.

Лесовозы (рис. 1.8) – специализированные суда для перевозки леса в бревнах, пиломатериалов россыпью и в пакетах. В случае необходимо сти лесовозы могут быть использованы для перевозки массовых, гене ральных и контейнерных грузов. Примерно 1/3 груза они перевозят на верхней палубе, поэтому, кроме повышенной прочности палубного на стила и набора, а также специальных креплений палубного груза, имеют балластные танки большой емкости для обеспечения остойчивости.

Дедвейт современных лесовозов не превышает 20 тыс. т, а скорость хо да – 13…16 уз.

Группа наливных судов включает в себя танкеры – для перевозки нефти и нефтепродуктов, воды и других жидких грузов, газовозы – для перевозки сжиженных газов и химовозы – для перевозки жидких хими калиев.

Грузоподъемность танкеров (рис. 1.9) колеблется в очень широ ких пределах – 1,5…500 тыс. т. Скорость малых танкеров – 12…14, боль ших – 14…18, а супертанкеров – 14,5…16,0 уз. По конструктивному типу танкеры представляют собой одновинтовые однопалубные суда с но совым бульбом и минимальным надводным бортом, машинным отде лением и надстройкой, которые расположены, как правило, в корме.

Грузовые помещения – танки образуются поперечными и продольными переборками, что делает корпус танкеров достаточно прочным и умень шает влияние жидкого груза на остойчивость. В целях предотвраще ния загрязнения моря при авариях корпуса современных танкеров в районе танков имеют двойное дно и борта.

Газовозы (рис. 1.10) – наливные суда для перевозки сжиженных газов.

По типу перевозимых газов различают газовозы для сжиженных неф тяных газов, аммиака и других с температурой сжижения до 218 К;

газо возы-этиленовозы для сжиженного этана, этилена и других газов с тем пературой сжижения до 169 К и газовозы для сжиженного природ ного газа – метана с температурой сжижения до 110 К. Водоизмещение газовозов в зависимости от вида и способа сжижения газов составляет 15…30 тыс. т. Скорость этих судов обычно не превышает 16…20 уз.

Химовозы (рис. 1.11) – наливные суда для перевозки жидких и рас плавленных химических веществ, опасных для людей и окружающей среды. Водоизмещение этих судов составляет 2…12 тыс. т, скорость – до 16 уз. Коррозионно-агрессивные и токсичные вещества перевозятся во вкладных танках, изготовленных из инертных относительно груза материалов.

Комбинированные сухогрузные суда (рис. 1.12) благодаря особой конструкции могут перевозить одновременно различные грузы, или тип перевозимого груза может меняться в обратном рейсе. Так, например, нефтерудовозы в средних отсеках перевозят руду, а в междудонных и бортовых отсеках – нефтепродукты. Дедвейт современных комбини рованных судов меняется в широких пределах – 25…280 тыс. т, ско рость – 15…16 уз.

Пассажирским считается любое судно, имеющее более 12 пасса жирских мест и предназначенное для перевозки пассажиров и неболь шого количества грузов. По назначению эти суда делятся на лайнеры, круизные суда, суда для массовых перевозок и суда местного сооб щения.

Пассажирские океанские лайнеры (рис. 1.13) – наиболее крупные суда водоизмещением 20…50 тыс. т, скоростью хода 22…30 уз и пассажиро вместимостью 500…1500 чел.

Круизные суда (рис. 1.14) обычно меньше по размеру;

их водоизме щение составляет 5…12 тыс. т, скорость хода – 16…20 уз и пассажиро вместимость – до 500 чел.

Особенностью пассажирских судов является наличие нескольких палуб, в том числе и открытых прогулочных, развитые надстройки, зна чительное остекление жилых и общественных помещений.

При проектировании пассажирских судов особое внимание уделя ют обеспечению безопасности мореплавания и уровню комфортабель ности. Пассажиры размещаются в одно-, двух- и четырехместных каю тах со всеми удобствами. Предусмотрены музыкальные салоны, спор тивные залы, плавательные бассейны, бары, рестораны и другие заве дения индустрии отдыха и развлечений. Как правило, для повышения надежности пассажирские суда имеют два (а иногда и более) гребных вала со средним расположением машинного отделения.

Грузопассажирские суда (рис. 1.15) предназначены для перевозки как грузов, так и пассажиров. Соотношение между объемом грузовых помещений и объемом помещений, которые предназначены для пасса жиров, может быть любым. К этому классу судов относятся и паромы, предназначенные для перевозки грузов и пассажиров между береговыми пунктами.

Водоизмещение небольших паромов может доходить до 1…3 тыс. т.

Они могут перевозить 30…50 железнодорожных вагонов или 50…100 ав томашин и до 500 пассажиров. Трансокеанские паромы (рис. 1.15) имеют водоизмещение 10…20 тыс. т. Такие паромы могут перевозить 200…400 автомобилей и до 1500 пассажиров. Скорость хода паромов достигает 18…22 уз.

Промысловые суда служат для добычи морепродуктов и полезных ископаемых со дна морей и океанов. По назначению эти суда можно разделить на добывающие, обрабатывающие и приемотранспортные.

Суда для добычи морепродуктов делятся на рыболовные, зверобой ные, зверобойно-рыболовные, креветколовные, краболовные, кальма роловные и водороследобывающие.

Рыболовные суда предназначены для добычи и обработки рыбы различными орудиями промышленного рыболовства. В зависимости от специализации эти суда делятся на траулеры, сейнеры, сейнер-трау леры, дрифтер-траулеры и ярусники.

Траулеры (рис. 1.16, 1.17) – наиболее распространенный класс до бывающих судов, предназначенных для лова рыбы донными и разно глубинными пелагическими тралами. По способу переработки улова и выпуску основной продукции траулеры делят на консервные, морозиль ные, рефрижераторные и нерефрижераторные. Водоизмещение супер траулеров доходит до 5000…10000 т, больших – 3000…5000 т, сред них – 700…1200 т и малых – 150…550 т.

Сейнеры (рис. 1.18) предназначены для лова рыбы кошельковыми неводами в прибрежных водах и открытом океане. По способу обра ботки улова различают рефрижераторные и нерефрижераторные сей неры. Водоизмещение суперсейнеров доходит до 2000…4000 т, боль ших – 1000…2000 т, средних – 250…500 т и малых – 40…100 т.

Сейнер-траулеры (рис. 1.19), предназначенные для лова рыбы кошельковым, донным и разноглубинными тралами, являются комби нированными судами. Имея неустойчивую сырьевую базу, они оказы ваются более эффективными по сравнению с узкоспециализирован ными судами. Водоизмещение сейнер-траулеров не превышает водо измещение средних траулеров.

Дрифтер-траулеры предназначены для лова рыбы дрифтерными сетями и тралами. Их водоизмещение примерно равно водоизмещению малых траулеров.

Ярусники служат для лова тунца крючковой снастью. По водоиз мещению они близки к средним и малым траулерам.

Зверобойные суда осуществляют промысел морского зверя и делятся на шхуны и боты. Водоизмещение шхун 550…650 т, ботов – 20…40 т.

Зверобойно-рыболовные суда предназначены для промысла морского зверя при помощи зверобойных ботов, а также лова рыбы донным и разноглубинным тралами. На них производится обработка добытого зверя, шкур и рыбы. Эти суда имеют водоизмещение 100…2500 т.

Креветколовы ведут промысел креветки тралами, замораживают улов и передают его на базу или берег. Размеры и водоизмещение этих судов соответствуют аналогичным характеристикам малых траулеров.

Краболовы осуществляют лов крабов при помощи специальных ло вушек, которые сбрасывают на дно и отмечают буйками. Выловленная продукция сдается на базу или берег. Водоизмещение краболовных су дов 10…20 т.

Кальмароловы предназначены для промысла кальмаров с помощью специальных крючковых орудий лова. Их размеры близки к размерам малых сейнеров.

Водороследобывающие суда представляют собой небольшие суда траулеры, которые служат для добычи морской растительности и ее доставки на береговые обрабатывающие предприятия.

Обрабатывающие суда принимают от добывающих судов улов и перерабатывают его в полуфабрикаты и готовую продукцию. Кроме того, эти суда обеспечивают снабжение, а также техническое, медицин ское и культурное обслуживание добывающих судов. Они подразделя ются на автономные, универсальные, консервные и мучные плавбазы.

Автономные плавбазы доставляют рыболовные суда-ловцы в районы промысла, принимают от них улов и осуществляют его переработку в мороженую и консервную продукцию. Водоизмещение таких плавбаз составляет 7000…43000 т.

Универсальные плавбазы работают в составе экспедиции с добыва ющими судами, принимают от них улов и осуществляют его переработку, а также хранят готовую продукцию. Водоизмещение современных уни версальных плавбаз достигает 30000 т.

Консервные плавбазы служат для приема в море улова от добываю щих судов и его переработки, как правило, в консервную продукцию.

Водоизмещение консервных плавбаз 15000…25000 т.

Мучные плавбазы предназначены для приема улова от добывающих судов и переработки его в кормовую рыбную муку. Водоизмещение таких баз составляет 2500…28000 т.

Промысловые суда для добычи полезных ископаемых со дна морей и океанов насчитывают большое количество специализированных судов.

Среди них наиболее известны и распространены буровые платформы.

Буровые платформы (рис. 1.20) предназначены для бурения мор ского дна с целью добычи нефти и газа, а также для научных исследова ний земной коры. Различают стационарные буровые установки (свай ные и гравитационные) и плавучие (погружные, полупогружные и самоподъемные).

Для разведки залежей нефти, газа и выполнения научно-исследо вательских работ часто используют буровые суда (рис. 1.21), которые удерживаются над точкой бурения с помощью специальных систем позиционирования.

Служебно-вспомогательные суда предназначены для материально технического снабжения служб, организующих эксплуатацию флота.

Кроме того, эти суда могут обеспечивать потребности других судов и выполнять самостоятельные работы. К ним относятся буксиры, ледо колы, бункеровщики, пожарные, водолазные, спасательные, патруль ные, лоцманские, лоцмейстерские, научно-исследовательские и другие суда.

Буксиры служат для перемещения несамоходных или не имеющих хода самоходных судов и других плавающих объектов. По назна чению различают линейные буксиры (рис. 1.22), буксиры-кантовщики (рис. 1.23) и буксиры-спасатели. Линейные буксиры осуществляют движение несамоходных судов – барж, плотов, доков, дебаркадеров, плавучих буровых установок. Буксиры-кантовщики помогают само ходным судам перемещаться в стесненных акваториях портов и уз костей. Буксиры-спасатели обеспечивают спасательные операции и буксировку аварийных судов. Водоизмещение линейных буксиров и буксиров-кантовщиков редко превышает 1 тыс. т, скорость их свобод ного хода – 10…15 уз. Буксиры-спасатели могут иметь водоизмещение 2…2,5 тыс. т, скорость хода – 17…20 уз. Как правило, для обеспечения высоких тяговых и маневренных характеристик буксиры имеют мощ ные двухвальные энергетические установки с винтами регулируемого шага в поворотных насадках или с винтовыми колонками. Машинное отделение и двухъярусная (а иногда и трехъярусная) рубка располо жены в средней части.

Ледоколы (рис. 1.24) обеспечивают навигацию в замерзающих бас сейнах, разрушая ледовый покров и прокладывая судоходный канал.

В зависимости от района плавания ледоколы делятся на морские, озер ные и речные. По назначению различают: ледоколы-лидеры – наибо лее мощные, возглавляющие проводку;

линейные, осуществляющие работу по проводке, обколке и буксировке;

вспомогательные. Ледо вые качества ледоколов обеспечиваются специфическими обводами корпуса, в частности наклоном ледового форштевня, прочностью кор пуса и мощной энергетической установкой. Водоизмещение атомных ледоколов может достигать 25 тыс. т, мощность главных двигателей – 55 МВт, скорость свободного хода – 25 уз.

Бункеровщики (рис. 1.25) – суда-заправщики, обеспечивающие заправку топливом судов, стоящих на рейде, а также во время плава ния. Грузоподъемность бункеровщиков – 1…3 тыс. т, скорость – 7…10 уз, дальность плавания – 500…2500 миль, автономность – 5…10 суток.

Пожарные суда (рис. 1.26) предназначены для борьбы с пожарами на судах, береговых сооружениях и морских буровых установках. На морских нефтепромыслах эти суда работают в качестве спасательных.

Средствами пожаротушения служат: водяная пожарная система, состоящая из мощных насосов и пожарных лафетных стволов;

системы химического и пенотушения;

средства для борьбы с горящими на по верхности моря нефтепродуктами, распыливающие химические соста вы – диспергенты;

устройства для локализации нефтяного пятна. Водо измещение морских пожарных судов доходит до 1…2 тыс. т, скорость хода – 12…20 уз.

Водолазные суда (рис. 1.27) обеспечивают водолазные работы на глубине до 100 м. На борту таких судов находится специальное обору дование, обеспечивающее работу водолазов: скафандры, шланги, ком прессоры и установки для подготовки дыхательной газовой смеси, де компрессионные камеры, водолазные колокола и др. Водоизмещение этих судов, как правило, невелико – 150…300 т, скорость хода – 8…14 уз.

Спасательные суда (рис. 1.28) предназначены оказывать помощь тер пящим бедствие кораблям и судам, обеспечивая выполнение аварийно-спа сательных работ, буксировку, тушение пожаров, подъем тяжеловесных грузов (в том числе с глубины). Суда оборудованы гидромониторами для подачи пены или морской воды. Технические средства обеспечива ют откачку воды из затопленных отсеков, оказание помощи в аварий ном ремонте, подачу электроэнергии. Их водоизмещение – 2…10 тыс. т, скорость хода – 17…22 уз.

Патрульные суда (рис. 1.29) служат для несения патрульной служ бы в охраняемом районе водного бассейна. Эти суда осуществляют надзор за соблюдением правил рыболовства в государственных эконо мических зонах, инспектируя промысловые суда в море, а также ведут наблюдения, предотвращая загрязнение морей. Водоизмещение этих су дов – 1300…2300 т, скорость хода – 19…22 уз. Некоторые патрульные суда имеют вертолет и легкое артвооружение.

Лоцманские суда (рис. 1.30) служат для оперативного лоцманского обслуживания транспортных судов, нуждающихся в услугах лоцмана, во время плавания в сложных навигационных условиях (каналы, длин ные и извилистые фарватеры, районы сильных течений и мелей-плыву нов). Представляют собой плавучую самоходную станцию с необходи мыми судовыми запасами, жилыми и служебными помещениями, обес печивающими нормальные условия обитания для 20…35 дежурных лоц манов, представителей портовых властей и команды. Отличаются вы сокой маневренностью и мореходностью. Водоизмещение таких судов достигает 1,5 тыс. т, скорость хода – 13…14 уз.

Лоцмейстерские суда (рис. 1.31) обеспечивают постановку, снятие и обслуживание буев и других плавучих объектов навигационного обо рудования на водных путях. Имеют, как правило, кормовое располо жение машинного отделения и жилой надстройки, мощное крановое оборудование для снятия и постановки буев, двухвальную энергети ческую установку с винтами регулируемого шага, подруливающие устройства и аппаратуру для точного определения места в море. Водо измещение этих судов колеблется в широких пределах – 13…6000 т, скорость хода – 8…12 уз.

Научно-исследовательские суда (рис. 1.32) предназначены для сис тематических научных исследований Мирового океана. По назначению их разделяют на универсальные, экспедиционные, океанографические, гидрографические, метеорологические, космические, биологические и др.

Суда оборудованы современной научно-исследовательской аппарату рой, средствами изучения океанских глубин, атмосферы и космического пространства. Водоизмещение научно-исследовательских судов дости гает 8 тыс. т, скорость – до 17 уз.

Суда технического флота: дноуглубительные суда, плавучие кра ны, плавучие доки, плавучие мастерские и кабельные суда – имеют спе циальное оборудование, наличие которого позволяет им выполнять работы по обеспечению условий нормальной эксплуатации других су дов.

Дноуглубительные суда служат для удаления грунта со дна водо емов, фарватеров и выполнения других гидротехнических работ. По способу работы эти суда делятся на рефулерные (землесосные), назы ваемые земснарядами (рис. 1.33), и землечерпательные, называемые земле черпалками (рис. 1.34). Смешанный с водой грунт (пульпу), поднятый насосом или эрлифтом, земснаряды транспортируют к местам склади рования или подают в грунтовозные шаланды по плавучему пульпо проводу. Землечерпалки поднимают груз в свой трюм или в трюм грун товозной шаланды с помощью многочерпакового механизма.

Плавучие краны (рис. 1.35), самоходные и несамоходные, обеспечи вают проведение грузовых операций в портах, на судостроительных и судоремонтных заводах, при строительстве различных сооружений на воде и берегу. Представляют собой подъемный кран большой грузо подъемности, установленный на понтоне или судне. Грузоподъемность плавкранов, участвующих в монтаже крупных морских и береговых сооружений, может достигать 2500…3000 т, вылет стрелы – 30…35 м, вы сота подъема гака – 100…110 м.

Плавучие доки (рис. 1.36) предназначены для подъема из воды су дов для ремонта, транспортировки и спуска. Состоят из понтона, раз деленного продольными и поперечными переборками на балластные отсеки. На палубе понтона (стапель-палубе) находятся доковые опор ные устройства для установки судна. Вдоль длинных сторон понтона на стапель-палубе устанавливают водоизмещающие понтоны, которые служат для увеличения остойчивости притопленного дока. Для осу ществления спускоподъемных работ используется балластная система, при помощи которой заполняются или осушаются балластные отсеки.

Грузоподъемность плавучих доков может достигать 100 тыс. т, длина – 300 м, ширина – 60 м.

К судам технического флота относятся также кабельные суда, плаву чие мастерские и плавучие электростанции.

Кабельные суда (рис. 1.37) предназначены для прокладки, обслужива ния и ремонта подводных линий связи и электропередач. Принимают на борт 100…8000 тыс. км кабеля. Отличаются большими шкивами в носовой и кормовой оконечностях, через которые кабель опускают или поднимают из воды. Водоизмещение этих судов достигает, в среднем, 2…10 тыс. т, иногда доходит до 20 тыс. т, скорость – около 15 уз, при прокладке кабеля – 8 уз.

Плавучие мастерские – специально оборудованные суда для ремонта кораблей и судов в районах, которые удалены от пунктов базирова ния. На борту имеют необходимое станочное, сварочное и другое обо рудование и подъемные устройства. Водоизмещение таких судов доходит до 4…20 тыс. т, скорость хода – до 18 уз.

Плавучие электростанции обеспечивают электроэнергией (иногда паром и опресненной водой) прибрежные районы, удаленные от энер гетических систем. Корпус выполнен в виде металлического или железо бетонного прямоугольного понтона с развитой надстройкой, в кото рой располагаются энергетическое оборудование, жилые и служебные помещения. Мощность энергетического оборудования 20…25 МВт. Эти суда, как правило, несамоходные.

Спортивные суда (рис. 1.38–1.41) – это парусные и парусно-мотор ные яхты, шлюпки, моторные лодки и др.

По району плавания суда делятся на морские, внутреннего и сме шанного плавания.

К судам внутреннего плавания относят суда, плавающие по внут ренним водным путям (рекам, озерам и водохранилищам).

Суда смешанного плавания могут эксплуатироваться как в море, так и в реке, осуществляя перевозки между речными и морскими портами без дополнительных перегрузок.

Морские суда по району плавания подразделяются на следующие:

суда неограниченного района плавания;

суда I ограниченного района плавания, предназначенные для плава ния в морских районах с максимальной высотой волны трехпроцент ной обеспеченности 8,5 м и удалением от места убежища не более чем на 200 миль;

суда II ограниченного района плавания, предназначенные для эксплу атации в морских районах с максимальной высотой волны трехпроцент ной обеспеченности 7,0 м и удалением от места убежища не более чем на 100 миль;

суда III ограниченного района плавания. Могут осуществлять порто вое, рейдовое и прибрежное плавание в границах, устанавливаемых национальным классификационным обществом.

Одной из характеристик района плавания являются ледовые усло вия, поэтому суда, плавающие в сплошном и битом льду, подразделя ются на специальные ледовые категории.

По материалу корпуса суда разделяются на стальные, деревянные, железобетонные, легкосплавные и пластмассовые.

По характеру движения различают суда, приводимые в движение судовой энергетической установкой, и несамоходные, использующие для перемещения специальные суда-буксиры.

По типу главного двигателя суда классифицируются следующим образом: теплоходы, имеющие в качестве главной энергетической уста новки двигатель внутреннего сгорания;

турбоходы, главный двига тель – паровые турбины;

газотурбоходы, главный двигатель – газовая турбина;

электроходы, главный двигатель – гребной электромотор, электрический ток для которого вырабатывается дизель- или турбоге нератором;

атомоходы, имеющие атомный реактор, вся тепловая энер гия которого в парогенераторе преобразуется в пар, приводящий во вращение паровую турбину.

По принципу поддержания суда различаются: водоизмещающие, ко торые удерживаются на плаву архимедовой силой, и суда с динамически ми принципами поддержания (их корпус в процессе движения частично либо полностью выходит из воды), которые удерживаются на плаву за счет действия гидродинамических сил.

Водоизмещающие суда, в свою очередь, делятся на надводные и подводные. Корпус надводных судов пересекает свободную поверх ность воды и имеет как подводную, так и надводную части. Подвод ные суда эксплуатируются в основном в подводном положении и пред ставлены подводными транспортными судами, подводными лодками (рис. 1.42), имеющими чаще всего военное назначение, а также подвод ными аппаратами.

Подводные аппараты (рис. 1.43) выполняют самые разнообразные функции: осмотровые, промысловые, научно-исследовательские и ту ристические Суда с динамическими принципами поддержания включают в себя глиссеры, суда на подводных крыльях, суда на воздушной подушке и экранопланы.

Глиссеры (рис. 1.44) – это, как правило, небольшие суда, скользя щие по свободной поверхности и способные развивать большие (до 100 уз) скорости хода. К сожалению, эти суда немореходны, так как на волнении режим глиссирования переходит в режим рикошетирования (прыжки по гребням волн), сопровождающийся недопустимыми уда рами корпуса о воду.

Суда на подводных крыльях имеют под корпусом специальную крыль евую систему, на которой во время движения возникает гидродинами ческая подъемная сила, приподнимающая корпус судна над водой (рис. 1.45). Водоизмещение таких судов достигает 100…200 т, скорость – 35…50 уз.

Суда на воздушной подушке (рис. 1.46) поддерживаются над водой, льдом или сушей за счет избыточного давления воздуха, постоянно нагнетаемого под днище в полость, называемую воздушной подушкой.

Водоизмещение таких судов может достигать 10000 т, скорость хода – 65…70 уз.

Суда-экранопланы (рис. 1.47), стартуя с поверхности воды, в про цессе разгона отрываются от нее и летят в воздухе на небольшой высоте (в несколько метров). Они удерживаются в воздухе благодаря подъем ным аэродинамическим силам, величина которых за счет близости воды (эффект экрана) в 1,5…2,0 раза выше, чем у обычного самолета (при тех же скоростях).

Архитектурно-конструктивный тип судна характеризуется его внеш ним видом и конструктивными особенностями и зависит от формы основ ного корпуса, расположения и количества надстроек и рубок, числа па луб, платформ и расположения судовых помещений.

Конструкцией судна называют сочетание конструктивных элемен тов, образующих корпус судна и обеспечивающих ему кроме плавучести необходимую прочность. Между архитектурой и конструкцией совре менных судов существует тесная взаимосвязь, поэтому появился тер мин "архитектурно-конструктивный тип судна".

Основной корпус – водонепроницаемое сооружение, состоящее из бортов, днища и закрытое сверху палубой. Форма обводов основного корпуса задается теоретическим чертежом и характеризуется формой оконечностей – форштевня и ахтерштевня, погибью и седловатостью палубы, формой ватерлиний и шпангоутов.

Формы носовой оконечности весьма разнообразны. Для обычных сухогрузных судов характерен прямой форштевень с углом наклона 25…30° от вертикали. Наклонная форма форштевня необходима для увеличения площади палубы с целью размещения палубных механиз мов, улучшения всхожести на волну, уменьшения заливаемости и обес печения безопасности. При столкновении судов наклонный форште вень вызывает повреждения в основном в надводной части как у про тараненного судна, так и у таранившего. У судов ледового плавания наклон форштевня в подводной части (под углом 40…50° к горизонту) улучшает условия плавания в битом льду, а почти вертикальный фор штевень в надводной части позволяет следовать вплотную за ледоко лом. Наклон форштевня в подводной части у ледоколов составляет 25…30° к горизонту. Форштевни пассажирских лайнеров в подводной части имеют бульбообразную форму, а в надводной – клиперскую. В ряде случаев бульбообразная форма уменьшает волнообразование, за счет чего скорость судна увеличивается на 1…5 %. Бульбообразный нос применяют также на танкерах и сухогрузных судах с умеренными скоростями. На супертанкерах и на крупнотоннажных балкерах полу чила распространение носовая оконечность цилиндрической формы или бульбообразной таранно-конического типа.

Кормовая оконечность может быть крейсерской или транцевой. В последнее время на транспортных судах получила распространение крейсерско-транцевая корма, позволяющая упростить технологию по стройки судов, уменьшить вибрацию корпуса за счет укорочения кор мового свеса. Форма кормовой оконечности существенно зависит от числа винтов.

Продольную погибь палубы называют седловатостью. Она определя ется по Правилам о грузовой марке и может быть стандартной (квад ратная парабола, носовая ордината которой в два раза больше кормо вой) или отличаться от нее в большую или меньшую сторону. Суда с избыточным надводным бортом (например, контейнеровозы или Ро-Ро) могут вообще не иметь седловатости. Поперечную погибь палубы назы вают погибью бимсов, ее стандартная наибольшая ордината равна 0, ширины судна.

Высота надводного борта определяется по Правилам о грузовой марке. Если высота надводного борта судна соответствует величине, допустимой Правилами о грузовой марке, то такое судно называют судном с минимальным надводным бортом, если же она больше, его называют судном с избыточным надводным бортом. К судам с мини мальным надводным бортом относятся рудовозы, лесовозы, нефтеру довозы, танкеры. Такие судна, как хлопковозы, контейнеровозы, имеют избыточный надводный борт.

Борта у судов на миделе бывают вертикальными, наклонными (с завалом и развалом) или округленными.

Надстройка – водонепроницаемая одноярусная надпалубная кон струкция, простирающаяся от борта до борта. Различают носовую над стройку – бак, кормовую – ют и среднюю надстройку. На палубе юта и средней надстройки в несколько ярусов могут располагаться рубки, которые меньше ширины корпуса судна.

По количеству и расположению надстроек и рубок различают сле дующие архитектурные типы судов:

гладкопалубные, у которых имеются только рубки;

трехостровные, имеющие бак, ют и среднюю надстройки;

двухостровные, имеющие две надстройки – бак и ют;

одноостровные, имеющие одну надстройку – бак или ют;

со сплошной надстройкой по всей длине судна;

квартердечные с небольшим подъемом верхней палубы (на 0,8…1,2 м) в кормовой части.

На архитектуру судна оказывает существенное влияние располо жение машинного отделения. Различают кормовое, промежуточное и среднее расположение машинного отделения.

Основной корпус, надстройки и рубки разделяются на отдельные помещения. Помещения в основном корпусе, ограниченные бортами, палубами и переборками, называют отсеками.

В основном корпусе размещаются следующие отсеки: форпик и ахтерпик – крайние носовой и кормовой отсеки;

междудонное простран ство – между настилами второго дна и днищевой обшивкой;

трюм – пространство между вторым дном и нижней палубой;

твиндек – меж дупалубное пространство;

диптанки – цистерны, расположенные выше настила второго дна;

коффердамы – сухие водонепроницаемые отсеки, отделяющие топливные цистерны от других помещений;

отсеки глав ных и вспомогательных механизмов;

туннель гребного вала – специаль ное помещение, расположенное вдоль линии вала на судах со средним размещением машинного отделения. Трюмам и твиндекам присваивают ся порядковые номера от носа к корме.

Надстройки располагаются на верхней палубе основного корпуса, рубки – на верхней палубе или на палубах надстроек.

Для определения положения помещения на судне приняты следую щие названия палуб и междупалубных помещений. В основном корпусе (сверху вниз): верхняя, вторая, третья палубы (на многопалубных су дах последнюю палубу называют нижней), второе дно. В надстройке и рубках (снизу вверх): палуба I яруса надстройки (бака, юта, средней надстройки), палуба II яруса рубки, палуба III яруса рубки и т. д. К этим терминам могут прибавляться названия палуб в зависимости от их назначения: прогулочная, шлюпочная, нижний (ходовой) мостик, верхний (навигационный) мостик.

Положение помещения по длине обозначается номерами шпанго утов, а по ширине – наименованием борта (правый и левый борт – ПБ и ЛБ). Всем помещениям на судне присваиваются порядковые номера (по правому борту – нечетные, по левому – четные).

В зависимости от назначения все судовые помещения разделяют на специальные, служебные, хозяйственные, медицинские, помещения эки пажа и пассажиров, общественные и бытовые. Например:

специальные помещения, определяющиеся назначением судна. Это гру зовые трюмы на грузовых судах, лаборатории – на научно-исследова тельских судах и т. д;

служебные помещения – это помещения, в которых экипаж несет вахту и производит различные работы. В свою очередь, служебные по мещения разделяют на помещения управления судном – машинно котельное отделение (МКО), рулевая рубка, радиорубка, радиолока ционная, аккумуляторная, румпельное отделение;

административные помещения – судовая канцелярия, бухгалтерия, кинобудка;

судовые мас терские – плотницкая, механическая, электро- и радиомастерские. Во всех служебных помещениях устанавливают лишь то оборудование, ко торое необходимо для выполнения экипажем определенных служебных функций. Установка постороннего оборудования в служебных поме щениях категорически запрещена.

Примеры расположения судовых помещений представлены на рис. 1.48.

Труба Палуба мостика Шлюпочная палуба Рубка Прогулочная палуба Рубка Цепной ящик Ахтерпик Рубка Диптанк Палуба надстройки Бак Ют Средняя надстройка Верхняя палуба Твиндек 2 Твиндек Твиндек 4 Твиндек 3 Машинное Платформа Трюм Трюм 4 отделение Трюм 2 Трюм Туннель гребного вала Трюм Льяло Румпельное отделение Междудонное пространство Форпик а Труба Сухогрузный Рубка Продольные трюм Цепной ящик переборки Рубка Верхняя палуба Коффердам Рубка Насосное отделение Бак Ют Танк Танк Машинное Танк Танк 6 Танк 5 Танк 4 Танк 3 Танк 2 Танк 1 ПБ ЛБ отделение Гребной винт Форпик Диптанк Междудонное пространство Перо руля б Рис. 1.48. Схемы расположения основных помещений на судах:

а – сухогрузном;

б – наливном 1.4. Технический надзор за судами Технический надзор за состоянием судна в целом начинается с его проектирования и постройки и продолжается весь эксплуатационный период. Осуществляют надзор национальные классификационные об щества, наиболее крупными из которых являются:

Регистр судоходства Ллойда (Великобритания), основан в 1760 г.;

Бюро Веритас (Франция), основано в 1828 г.;

Итальянский Регистр (Италия), основан в 1861 г.;

Норвежский Веритас (Норвегия), основан в 1864 г.;

Германский Ллойд (Германия), основан в 1867 г.;

Американское Бюро судоходства (США), основано в 1867 г.;

Японская Мореходная Корпорация (Япония), основана в 1899 г.;

Российский Морской Регистр судоходства (Россия), основан в 1914 г.;

Польский Судовой Регистр (Польша), основан в 1941 г.

В 1968 г. эти общества были объединены в Международную ассоци ацию классификационных обществ (МАКО), под техническим над зором которой находится основная часть мирового флота. Члены МАКО заключили договор о взаимном признании издаваемых правил и документов и международном сотрудничестве.

Регистр судоходства Украины – одно из молодых классифика ционных обществ;

основан в 2002 г. на базе Российского Морского Ре гистра судоходства.

В настоящее время в мире насчитывается около 40 классификаци онных обществ.

В функции классификационных обществ (на примере Российского Морского Регистра судоходства) входят:

1) технический надзор за постройкой и ремонтом всех судов с глав ным двигателем мощностью не менее 100 кВт и согласование с проект ной организацией документации по проектируемому судну. В процессе постройки Регистру предоставляются документы на все применяемые материалы, конструкции и механизмы, а после постройки в присутст вии инспектора Регистра определяется остойчивость судна, проводят ся швартовные и ходовые испытания;

2) присвоение судну класса с выдачей классификационного свиде тельства. Этот документ удостоверяет соответствие класса судна тре бованиям мореходных качеств, прочности, снабжения и т. д. Помимо этого, на каждое судно выдается "Удостоверение на годность к плава нию", которое является основным документом для портовых властей, разрешающих судну выход в море;

3) технический надзор за всеми находящимися в эксплуатации су дами путем очередных (раз в четыре года) и внеочередных (в случае аварии) освидетельствований;

4) обмер регистровой вместимости судна и выдача ему мерительно го свидетельства;

5) разработка правил и технических норм постройки и ремонта судна;

6) составление списка (Регистра) судов.

Класс Регистра присваивается судну, удовлетворяющему требова ниям Российского Морского Регистра судоходства, в соответствии с его назначением, условиями и районом плавания, делением на отсеки, уровнем автоматизации и т. д.

Основной символ класса, присвоенный Регистром судну или плаву чему сооружению, имеет вид: КМ, КМ i, (КМ) i – для самоход ных судов и плавучих сооружений, где К – корпус;

М – механизмы;

, i – условные знаки Регистра. Для несамоходных судов символ клас са – К.

К основному символу класса добавляется символьная характерис тика судна и условий плавания. Например: КМ iЛУ92А2 обознача ет: самоходное судно неограниченного района плавания (КМ i), допу щено к самостоятельному ледовому плаванию в арктических морях (ЛУ9), соответствует требованиям непотопляемости при затоплении любых двух отсеков (2), без постоянной вахты в машинном отделении, но с вахтой в центральном посту управления энергетической установки (А2).

На каждое судно, которому присвоен класс Регистра, выдаются следующие документы:

Классификационное свидетельство;

Свидетельство на спасательные средства;

Свидетельство на звуковые и световые сигнальные средства;

Свидетельство на радиооборудование;

Свидетельство на навигационное оборудование;

Свидетельство о грузовой марке;

Свидетельство о годности судна к плаванию;

Регистровая книга судовых грузоподъемных средств;

Свидетельство об испытаниях составных элементов грузоподъемных средств;

Регистровые книги на различные сосуды, работающие под давлением.

Кроме указанных документов, судовладелец выдает на судно:

Свидетельство на право плавания под национальным флагом;

Судовое свидетельство;

Судовую роль (список членов экипажа и их должностей);

Судовой журнал;

Машинный журнал;

Санитарный журнал;

Радиотелеграфный журнал.

Если указанные документы отсутствуют, органы портового надзо ра не разрешают судну выход в море.

Современное судно – сложное инженерное сооружение, насыщен ное самыми разнообразными механизмами, приборами и автоматиче скими устройствами. Исправное состояние и грамотная техническая экс плуатация корпуса судна, механизмов, устройств, систем и т. п. являет ся гарантией безопасного плавания и хорошего выполнения возложен ных на судно функций. С течением времени в силу различных причин (качество постройки, износ конструкций и механизмов и т. п.) судно уже не может обеспечивать безопасное плавание до устранения появив шихся дефектов. Поэтому необходим тщательный технический надзор за состоянием судна в целом.

2. 2.1. Теоретический чертеж Для расчета характеристик судна и создания конструктивных чер тежей необходимо знание размеров и формы теоретической судовой поверхности, в качестве которой принимают внутреннюю поверхность наружной обшивки металлических судов и наружную – деревянных и железобетонных. Для задания этой поверхности служит теоретический чертеж.

Теоретический чертеж – это изображенный в трех проекциях результат пересечения судовой поверхности с секущими плоскостями, которые параллельны главным плоскостям проекции. Этими плоско стями являются:

диаметральная плоскость (ДП) – вертикальная плоскость симмет рии, которая проходит с носа в корму и делит судно на две симметрич ные части – правого и левого борта;

плоскость мидель-шпангоута ( ) – поперечная вертикальная плос кость, которая перпендикулярна ДП и делит судно на две несиммет ричные части – носовую и кормовую;

основная плоскость (ОП) – перпендикулярна ДП и, горизон тальная и проходит через нижнюю точку киля, как показано на рис. 2.1.

По линиям пересечения этих плоскостей проходят оси корабельной системы координат, причем ось 0х направлена в нос, 0у – на правый борт, 0z – вертикально вверх. Проекцию на плоскость z0x (рис. 2.2) называют Бок, на у0x – Полуши рота, на y0z – Корпус.

На проекции Бок изобра- ДП z жают батоксы – линии пересече ния судовой поверхности с секу щими плоскостями, параллель ными ДП. Диаметральный батокс состоит из палубной линии, ли нии киля и обводов форштевня (нос) и ахтерштевня (корма). Сле y ды плоскостей батоксов в виде x равноотстоящих прямых линий ОП изображаются на проекциях Полуширота и Корпус и нумеру- Рис. 2.1. Главные плоскости проекций ются от ДП к борту. теоретического чертежа Lpp Бок Корпус ІІ ІІ І I квл 4 17 15 11 9 8 7 6 4 3 20 18 14 13 5 19 16 I II 1 II I ДП Полуширота II 5 3 4 I ДП 8 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 7 6 5 4 3 2 2 Рис. 2.2. Теоретический чертеж корпуса судна На проекции Полуширота изображают ватерлинии – линии пересече ния судовой поверхности с секущими плоскостями, параллельными ОП, а также обвод верхней палубы. Следы плоскостей ватерлиний изоб ражены на проекциях Бок и Корпус, причем одна из ватерлиний соот ветствует расчетной осадке судна и называется грузовой (ГВЛ) для транспортных судов или конструктивной (КВЛ) – для прочих. Нумеру ются ватерлинии от ОП вверх.

Плоскость мидель-шпангоута располагается посередине длины между перпендикулярами Lpp, которая измеряется между носовым и кор мовым перпендикулярами к ОП. Носовой перпендикуляр проходит через точку пересечения ГВЛ (КВЛ) и форштевня, кормовой – через ось баллера пера руля, положение которой определено правилами клас сификационного общества.

На проекции Корпус изображаются теоретические шпангоуты – ли нии пересечения судовой поверхности с секущими плоскостями, парал лельными. Вследствие симметрии изображают только половинки шпангоутов: справа – носовые, слева – кормовые ветви. Следы плоско стей шпангоутов показывают на проекциях Бок и Полуширота, причем нумерация ведется с носа в корму.

Обычно теоретический чертеж содержит 21 шпангоут, 2…6 баток сов и 10…25 ватерлиний. Его изготавливает центральное конструктор ское бюро (ЦКБ) на ранних стадиях проектирования. На заводе-изго товителе теоретический чертеж изображают в натуральную величину на полу специального помещения, называемого Плаз;

он служит для проверочно-разметочных работ на строящемся судне. С внедрением в производство компьютерных техники и технологий плазовые работы полностью автоматизированы.

2.2. Главные размерения, коэффициенты полноты Форму корпуса судна характеризуют также главные размерения, их соотношения и коэффициенты полноты.

К главным размерениям относятся следующие размеры корпуса судна, изображенные на рис. 2.3:

Lmax – расстояние между наиболее удаленными точками судовой по верхности вдоль оси 0х;

L – длина судна по ГВЛ (КВЛ);

Lpp – длина судна между перпендикулярами (в общем случае не равна длине по ГВЛ);

Bmax – наибольшая ширина судна;

В – ширина судна по ГВЛ (КВЛ) на миделе;

Т – осадка – расстояние от ОП до ГВЛ (КВЛ) на миделе;

Н – высота борта – расстояние от ОП до бортовой кромки верхней палубы на миделе;

F = H – T – высота надводного борта на миделе.

Для общей характеристики формы корпуса судна используются сле дующие соотношения главных размерений:

L/B – отношение, определяющее ходовые качества и управляемость судна;

B/T – отношение, влияющее на остойчивость, качку и ходкость судна;

L/H – отношение, влияющее на прочность судна;

B/H – отношение, определяющее непотопляемость судна и его остой чивость на больших углах крена.

Lmax Bmax F ГВЛ H T L B Рис. 2.3. Главные размерения Кроме главных размерений и их соотношений, для характеристики формы подводной части корпуса судна используются безразмерные коэффициенты полноты:

SГВЛ = – коэффициент полноты ватерлинии – отношение площади, LB ограниченной ГВЛ, SГВЛ к площади описанного прямоугольника со сторонами L и B;

= – коэффициент полноты мидель-шпангоута – отношение BT погруженной площади мидель-шпангоута к площади описанного прямоугольника со сторонами B и T;

V = – коэффициент полноты водоизмещения (коэффициент об LBT щей полноты) – отношение объемного водоизмещения V к объему опи санного параллелепипеда со сторонами L, B и T.

Коэффициенты, и являются основными коэффициентами, характеризующими форму подводной части корпуса судна. Кроме этих коэффициентов, используются призматические. К ним относятся:

V = = – коэффициент продольной полноты (остроты), исполь L зуемый, например, при оценке ходкости судна и равный отношению объемного водоизмещения V к объему описанного цилиндра, основа нием которого является площадь мидель-шпангоута, а образующей – длина судна L;

V = = – коэффициент вертикальной полноты (остроты) суд TSГВЛ на, используемый, например, при оценке вертикальной качки судна и равный отношению объемного водоизмещения V к объему описанного цилиндра, основанием которого является площадь ГВЛ SГВЛ, а обра зующей – осадка судна Т.

В табл. 2.1 приведены соотношения главных размерений и значе ния коэффициентов полноты судов и кораблей различного назначения.

Таблица 2.1. Соотношения главных размерений и коэффициентов полноты Типы судов L/B B/T Пассажирские 6,0...9,0 2,5…3,5 0,550...0,750 0,700...0,850 0,920...0, Грузопассажир 6,0...9,0 2,0...3,8 0,500…0,700 0,700...0,850 0,900...0, ские Сухогрузы 6,0…8,0 2,0...3,5 0,650...0,850 0,750…0,850 0,930…0, Танкеры 6,0…8,0 2,0...3,0 0,700...0,850 0,750...0,850 0,980...0, Буксиры 3,5…5,5 2,2...3,5 0,400…0,600 0,680...0,830 0,730...0, Ледоколы 3,5...5,5 2,0...3,5 0,450...0,600 0,700…0,800 0,750…0, Крейсеры 8,5...11,3 2,6…4,2 0,450...0,600 0,690...0,730 0,700...0, Подводные лод 8,0...14,0 0,8...1,0 0,450…0,650 0,650...0,800 0,750...0, ки 2.3. Посадка судна Посадкой судна называется его положение относительно спокой ной поверхности воды. Посадка характеризуется углом крена, если имеют место поперечные наклонения;

углом дифферента, если имеют место продольные наклонения;

величиной средней осадки судна Tср.

Для характеристики продольных наклонений кроме угла диф ферента используются осадка носом Tн и осадка кормой Tк, соотно шение между которыми характеризуется следующей зависимостью:

Tн Tк =.

L Принято считать положительными крен на правый борт и диф ферент на нос. Различают четыре типа посадки судна:

= 0, = 0 – судно сидит прямо и на ровный киль;

0, = 0 – судно сидит на ровный киль и с креном;

= 0, 0 – судно сидит прямо и с дифферентом;

0, 0 – судно сидит с креном и дифферентом.

Средняя осадка Tср, осадка носом Tн и кормой Tк определяются по маркам углубления, которые наносят на оба борта судна.

3. 3.1. Плавучесть 3.1.1. Условия равновесия плавающего судна Плавучесть – одно из основных мореходных качеств судна, опреде ляющих возможность его эксплуатации. Это свойство присуще только судам и отличает их от других транспортных средств.

На плавающее судно действуют следующие силы:

направленная вертикально вниз ( рис. 3.1) сила тяжести D, сосредо точенная в центре тяжести G с координатами xg, yg, zg;

направленная вертикально вверх архимедова сила gV, сосредото ченная в центре величины С с координатами xc, yc, zc.

zz zz D D •G •G ?

?

•C C •C C ?gV gV gV ?gV yy x Рис. 3.1. Условия равновесия плавающего судна Силу тяжести D принято называть весовым водоизмещением. Она связана с водоизмещением (массой) судна соотношением D = g, где g – гравитационная постоянная ( g = 9,81м/с2). Весовое водоизмещение измеряют в килоньютонах (кН) и определяют суммированием всех со ставляющих (корпус, механизмы, топливо, груз и т. д.) в таблице весо вой нагрузки. В этой же таблице приводятся необходимые данные и выполняется расчет координат центра тяжести.

Архимедову силу называют силой плавучести. Для ее определения по теоретическому чертежу рассчитывают объемное водоизмещение V как объем подводной части корпуса судна и принимают в качестве среднюю плотность морской воды 1,025 т/м3. Координаты центра ве личины, как координаты центра тяжести подводного объема, также определяются расчетом по теоретическому чертежу.

Равновесие плавающего судна соблюдается при выполнении двух условий:

равенство сил тяжести D и плавучести gV, т. е. D = gV. Это урав нение называется в теории корабля уравнением плавучести;

равенство моментов этих сил относительно осей 0х и 0у, которое будет соблюдаться, если центр тяжести G и центр величины C будут лежать на одной вертикальной прямой. Для этого должны выполняться xc x g yc y g, где и – соответственно углы условия: tg = и tg = z g zc z g zc дифферента и крена.

3.1.2. Запас плавучести, безопасный надводный борт, грузовая марка Практика мореплавания показывает, что любое судно должно об ладать некоторым избытком водоизмещения, называемым запасом пла вучести. Величина запаса плавучести, определяемая объемом надвод ной водонепроницаемой части корпуса судна, составляет 10…25 % объ емного водоизмещения для наливных, 25…50 % для сухогрузных и 80…100 % для пассажирских судов.

На практике величина необходимого запаса плавучести определя ется высотой безопасного надводного борта, расчет которой осущест вляется в соответствии с Правилами о грузовой марке классифика ционного общества, а также с Международной конвенцией о грузовой марке. При этом величина безопасного надводного борта FБ зависит от назначения судна и условий плавания, геометрических и конструк тивных характеристик и т. д. и фиксируется в Свидетельстве о грузо вой марке. Этот документ выдается каждому судну.

Грузовая марка (рис. 3.2) – это специальный знак, наносимый на оба борта судна в районе миделя, состоящий из палубной линии, диска (круга) Плимсоля и гребенки осадок и показывающий высоту безопас ного надводного борта при плавании в различных условиях. Справа и слева круга Плимсоля классификационное общество, на класс которого построено судно, ставит свои опознавательные индексы. На рис. 3. нанесены индексы Регистра судоходства Украины. Суда с ограничен ным районом плавания имеют марку, изображенную на рис. 3.2,а, а суда с неограниченным районом плавания – марку, изображенную на рис. 3.2,б, которая является международной.

Буквами обозначены линии гребенок, которые соответствуют осад кам при плавании в различных условиях:

Л(S) – плавание летом в соленой воде. Линию Л наносят на одном уровне со средней линией диска Плимсоля;

З(W) – плавание зимой в соленой воде. Надводный борт в этом слу чае увеличен по сравнению с Л, так как зимой чаще штормит и возмож но обледенение;

ЗСА(WNA) – плавание зимой в Северной Атлантике. Надводный борт малых судов (L < 100,5 м) увеличивается на 50 мм, так как условия плавания зимой в этом районе еще более жесткие. На крупнотон нажных судах этой линии нет;

Т(T) – плавание в тропиках в соленой воде. Благодаря спокойным условиям плавания допускается уменьшение надводного борта;

П(F) – плавание в пресной воде плотностью = 1,000 т/м3;

ТП(TF) – плавание в тропиках в пресной воде.

FБ FБ TF П F Р У T Л R U S З W В нос 25 WA N а б Рис. 3.2. Грузовые марки судов:

а – ограниченного района плавания;

б – неограниченного района плавания На лесовозах наличие палубного груза оказывает благоприятное влияние на запас плавучести, поэтому на них допускается меньшая высота надводного борта. Она контролируется специальной грузовой маркой, которая имеет такие же обозначения, только с добавлением буквы Л (лесная).

Для измерения осадки судна пользуются марками углубления, кото рые наносят на оба борта судна в носу и корме, а иногда в районе миделя.

Осадка на марках углубления наносится в дециметрах и обозначается арабскими цифрами либо в футах и обозначается римскими цифрами.

Эти цифры показывают расстояния от наружной поверхности горизон тального киля.

3.2. Остойчивость 3.2.1. Условия и критерии остойчивости судна Остойчивостью называется способность судна, выведенного накло нением из положения равновесия, возвращаться к нему после устране ния причины, вызвавшей это наклонение. Остойчивость – важнейшее мореходное качество, обусловливающее безопасное плавание судна в различных условиях, главным из которых является наличие ветра и волнения. На остойчивость, кроме того, влияют состояние загрузки судна, прием и расходование грузов, наличие незакрепленных, сыпучих и жидких незапрессованных грузов.

Наклонения судна во время эксплуатации могут вызываться пере численными выше причинами. Однако во всех случаях после прекра щения их действия на судно будут действовать только сила тяжести D и сила плавучести gV, которые и определяют способность судна возвра щаться в положение равновесия после прекращения внешних воздейст вий. И, как это будет показано далее, эта способность различна при на клонении в поперечной (крен) и в продольной (дифферент) плоскостях.

Рассмотрим вначале условия и критерии остойчивости при попереч ных наклонениях.

Допустим, что под воздействием внешних сил судно накренилось на угол (рис. 3.3).

z При наклонении судна изме няется форма его погруженного m объема V. В связи с этим центр величины С0 переместится в сто рону наклоненного борта и зай h мет положение С1 при неизмен ном положении центра тяжести L K G судна. В наклоненном положе Gl W0 L нии равные по величине вес суд W на D и сила плавучести gV об DС С0 разуют пару сил, момент кото gV рой Mв = Dl называется восста y навливающим моментом, а отре зок l = GK – плечом восстанав Рис. 3.3. Схема образования восстанав- ливающего момента. После устра нения причины, вызвавшей накло ливающего момента нение, судно будет возвращаться в положение прямо и будет остойчивым, когда l > 0 и, следовательно, Мв > 0, или неостойчивым, когда l < 0 и Mв < 0.

При малых наклонениях l = mG sin = h, где h = mG называется метацентрической высотой, которая представляет собой возвышение метацентра (точка m) над центром тяжести G. Поперечным мета центром называется точка пересечения двух смежных направлений силы плавучести при поперечном наклонении судна на малый угол. Для остой чивого судна (l > 0) поперечная метацентрическая высота h > 0, для неостойчивого – h < 0. Поэтому метацентрическая высота h является мерой поперечной начальной (при малых углах крена) остойчивости суд на (рис. 3.4).

Величина восстанавливающего момента при малых поперечных наклонениях будет M в = Dh.

Это выражение называется ме тацентрической формулой остой m h> чивости.

Аналогичными рассуждениями G можно получить метацентриче скую формулу продольной остой чивости C M в = DH, а где Н – продольная метацентри ческая высота, а – угол диф- h= ферента. m, G В зависимости от формы и раз меров подводной части корпуса и распределения веса (массы) судна по высоте поперечная метацент C рическая высота может изменять ся в следующих пределах: пас б сажирские и сухогрузные суда – G 0,4…1,2 м;

танкеры – 0,8…2,0 м;

лесо h< возы – 0,1…0,3 м;

ледоколы – 1,0…4,0 м. m Рис. 3.4. Влияние на остойчивость метацентрической высоты: C а – остойчивое судно;

б – судно в безраз личном положении равновесия;

в – неос- в тойчивое судно Продольная метацентрическая высота во много раз больше по перечной и может составлять одну-две длины судна.

3.2.2. Влияние на остойчивость перемещения, приема и расходования грузов Перемещение грузов. Грузы могут перемещаться на судне в процессе эксплуатации, постройки и ремонта. Различают управляемые и неуправ ляемые перемещения. К управляемым перемещениям относят, например, перекачку топлива из цистерн хранения в расходную цистерну, перемеще ние механизмов для ремонта из машинного отделения на верхнюю па лубу, массовое перемещение пассажиров из кают на прогулочную палубу и т. д. Управляемое перемещение груза вдоль оси 0z неизбежно приво дит к изменению метацентрической высоты, причем подъем груза вы зовет подъем центра тяжести G и, следовательно, уменьшение метацентрической высоты, опускание груза – опускание центра тяжести и увеличение метацентрической высоты. Смещение груза в го ризонтальной плоскости приведет к возникновению крена (перемеще ние вдоль оси 0у) и дифферента (перемещение вдоль оси 0х).

Неуправляемые перемещения происходят с незакрепленными гру зами под действием наклонения судна. Эти грузы, перемещаясь в сто рону наклонения, создают дополнительные кренящие и дифферентующие моменты, совпадающие с направлением наклонения судна, и, таким образом, приводят к ухудшению остойчивости. К незакрепленным от носятся подвешенные и незакрепленные перекатывающиеся, жидкие и сыпучие незапрессованные (имеющие свободную поверхность) грузы.

С подвешенными грузами приходится сталкиваться при работе судо вых стрел и кранов. Предположим, что находящийся на палубе груз (рис. 3.5) Р поднимают судовым краном или стрелой. В момент отрыва этот груз становится подвешенным и незакрепленным.

Допустим, что под действием кренящего момента Мкр судно накре нилось на угол. Груз при этом переместился из точки g0 в точку g1, и за счет этого возник дополнительный кренящий момент M кр = = PlPsin PlP. Из условия равновесия (кренящий момент равен вос станавливающему) будем иметь Mкр + PlP Dh или, перенеся допол нительный кренящий момент в правую часть, получим Mкр = Dh PlP = Dh 1, PlP где h1 = h.

D Таким образом, наличие незакрепленного подвешенного груза при водит к уменьшению метацентрической высоты, и тем больше, чем боль ше длина подвеса lР и вес груза Р.

Если на судне имеется незакрепленный перекатывающийся груз, то его влияние будет анало гично подвешенному. Толь- ?

ко в этом случае перемеще- Мкр ние g0g1 перекатывающего ся груза будет величиной, lP не зависящей от угла крена и равной максимально воз можному смещению до пер- Р вого препятствия (борта или переборки), так что Mкр = g° g0° = Рg0g1.

На судне жидкий груз, Р топливо, пресная и балласт- ная вода могут составлять значительную часть его дедвейта. По тем или иным причинам отсеки с жидким грузом оказываются запол ненными не полностью. В этом случае при наклоне ниях груз будет переме- Рис. 3.5. Влияние на остойчивость под вешенного груза щаться в сторону наклона, действуя аналогично под вешенному незакреплен ному грузу (рис. 3.6). В ре- W зультате появится дополни тельный кренящий момент, что в конечном итоге рав- W 1 L носильно уменьшению ме.

тацентрической высоты. L Вредное влияние жидкого 1..

груза на остойчивость мо- g g жет быть снижено поста новкой дополнительных продольных переборок.

Как показывают расчеты, уменьшение поправки к ме- Рис. 3.6. Влияние на остойчивость тацентрической высоте за жидкого груза счет переливания жидкого груза пропорционально квадрату числа отсе ков. Так, при установке одной продольной переборки поправка к мета центрической высоте уменьшается в четыре раза, двух – в девять раз и т. д.

В процессе перевозки сыпучих грузов наблюдается та же картина, что и при наличии жидкого груза, хотя и с некоторыми характерными особенностями. Так, при наклонении судна сыпучий груз вначале не перемещается и только после достижения судном угла крена, равного углу естественного откоса, начинает пересыпаться. Пересыпанный на борт груз при выпрямлении судна не вернется в прежнее положение и создаст, таким образом, остаточный крен, что при повторных наклоне ниях (например, вызванных шквалом ветра) может привести к потере остойчивости и опрокидыванию судна. Другой особенностью сыпучего груза является его способность к усадке, вследствие чего появляется сво бодная поверхность. Одни из способов борьбы с этим явлением – ус тановка специальных бункеров-питателей, восполняющих убыль сыпу чего груза в трюме, подвесных полупереборок – шифтингов, погружен ных в сыпучий груз на 1,0…1,5 м, использование специальной конструк ции трюмов и т. д.

Неправильная эксплуатация судов, перевозящих подвижные грузы, является одной из причин гибели вследствие утраты ими остойчивости и опрокидывания. Особая опасность потери остойчивости при смеще нии грузов обусловлена тем, что такое смещение в условиях моря прак тически не устранимо из-за малого промежутка времени на его ликви дацию.

В мае 1982 г. в Северной Атлантике у берегов США на панамском судне "Долиа Д" во время шторма произошло смещение груза руды. Суд но получило опасный крен, было поспешно оставлено экипажем, опро кинулось и затонуло. Более тяжелая авария произошла в 1986 г. на па намском судне "Донна Жозефина", которое, находясь в территориаль ных водах Филлипин, из-за смещения палубного груза получило опас ный крен, перевернулось и затонуло. Погибли 29 и пропали без вести 165 человек. Высказывание о том, что тот, кому суждено быть повешен ным, не утонет, применимо и к судам. Теплоходу "Комсомолец", видимо, суждено было утонуть от потери остойчивости, а не по какой-либо дру гой причине. Избежав гибели в 1971 г., он все-таки погиб в 1987 г. от о смещения груза муки, который перевозил на Кубу. Получив крен 40, судно легло на борт и затем затонуло. 37 членов экипажа были сняты с помощью вертолета.

Практика показывает, что никакие конструктивные мероприятия не могут гарантировать безопасность судна при его неправильной экс плуатации. Это хорошо видно на примере аварии теплохода "Больше вик Каспия".

Когда судно отходило от причала, наблюдался переменный крен на оба борта. Для его устранения было принято решение о приеме жид кого груза (воды) в междудонные отсеки. Однако груз, принятый в эти о отсеки, был незапрессован, что привело к появлению крена в 39 на ле вый борт. В результате судно опрокинулось и затонуло. Причина – отри цательное влияние на остойчивость свободной поверхности жидкого груза, принятого в междудонные отсеки.

Влияние на остойчивость условий эксплуатации Одной из причин потери остойчивости является плавание судна на попутной волне, когда скорость судна равна скорости бега волн и его длина равна длине волны. При этом гребень волны располагается на миделевой части судна, а нос и корма выходят из воды. Вследствие этого резко уменьшается площадь ватерлинии, что приводит к понижению метацентра и, в конечном итоге, к уменьшению метацентрической вы соты. Резкое снижение остойчивости может привести к опрокидыва нию и гибели судна. Более того, в этой ситуации судно теряет управ ляемость, что может сопровождаться резким разворотом бортом к волне.

Так, например, сейнер "Мирный" в ноябре 1971 г. входил в устье реки Камчатки и попал в условия попутной волны, одна из которых подняла корму, развернула судно правым бортом к волне и вкатилась на палубу, залив открытый трюм. Сейнер резко повалился на левый борт и на нос, потеряв управляемость. Вторая волна перевернула его вверх килем. Не менее опасна попутная волна и для крупных судов. Теплоход "Комсо молец Киргизии" в 1971 г. вышел из канадского порта, направляясь в Ленинград с грузом пшеницы. Через некоторое время ветер усилился до 12 баллов, и судно начало штормовать, удерживаясь носом против волны, но, чтобы уклониться от приближающегося циклона, вынуждено было лечь на обратный курс и попало по этой причине в условия попутной o волны. Теплоход резко накренился на на 45 левого борта и затем мед o ленно выпрямился, но остался с креном 10 за счет смещения груза пше ницы. Главной причиной внезапного наклонения явилась потеря остой чивости на попутной волне, длина которой была около 140 м и совпа дала с длиной судна.

Обледенение особенно опасно для малых и средних судов. Опроки дывание в этом случае происходит очень быстро, и поэтому вместе с судном чаще всего погибает экипаж. Расчеты показывают, что потеря остойчивости может произойти при массе льда всего лишь 2 % от водо измещения. Объясняется это тем, что обледенению подвергаются вы соко расположенные части судна (мачты, ванты, краны, стрелы и т. д.) и это в конечном итоге приводит к резкому уменьшению метацентриче ской высоты и к потере остойчивости. Наиболее распространенные способы борьбы с обледенением и его влиянием на остойчивость: ручная околка льда с использованием горячей воды, сброс за борт палубных грузов, прием балласта для понижения центра тяжести и др.

Сейнер "Озерск" в 1958 г. вел лов рыбы в Охотском море у запад ного побережья Камчатки, попал в условия штормового ветра и обледе нения. Капитан сейнера по радио сообщил, что судно подверглось силь ному обледенению. По истечении некоторого времени связь с "Озер ском" пропала, и через 2,5 часа поисков была зафиксирована гибель суд на, которая произошла так быстро, что ни одно из находившихся вбли зи судов ее не видело. Не успел подать какой-либо сигнал бедствия и сам "Озерск".

Таким образом, потеря судном остойчивости относится к катего рии наиболее грозных опасностей, чаще всего завершающихся кораб лекрушением и гибелью людей, которые не успевают воспользоваться спасательными средствами или запаздывают с решением оставить суд но, что также не позволяет им своевременно спустить плоты и шлюпки.

Прием и расходование грузов. В процессе эксплуатации нагрузка судна может изменяться. Это случается при балластировке судна, расходова нии топлива и различных запасов, приеме груза и т. д. В результате приема (расходования) груза изменяется как поперечная, так и продоль ная остойчивость, характеризуемая изменением поперечной h и продоль ной H метацентрических высот. Наряду с этим изменяются элементы посадки судна (крен, дифферент и средняя осадка).

Все приведенные выше изменения элементов посадки и остойчивости могут быть рассчитаны по теоретическим формулам. Остановимся на перечислении некоторых качественных изменений при приеме или рас ходовании грузов:

1) прием (расходование) груза в носовую оконечность вызывает дифферент на нос (на корму), который увеличивается с увеличением веса груза и расстояния от точки его приема до плоскости мидель-шпан гоута;

2) прием (расходование) груза асимметрично ДП вызывает появле ние крена, который увеличивается с увеличением груза и расстояния от точки приема до ДП судна;

3) прием (расходование) груза выше горизонтальной плоскости, расположенной ниже КВЛ на расстоянии h (поперечная метацентриче ская высота) и называемой нейтральной плоскостью, ухудшает (улучшает) поперечную остойчивость, если ниже – улучшает (ухудшает);

4) прием или расходование груза с любой точки на судне практиче ски не изменяет продольную остойчивость.

Нарушение в процессе эксплуатации судна правил приема и расходо вания грузов влечет за собой ухудшение остойчивости и в отдельных случаях – гибель пассажиров, команды и самого судна.

Трагический случай, связанный с опрокидыванием судна, произо шел в 1915 г. в Чикагском порту. Утром 24 июля многие жители устре мились за город, так как ожидался знойный день. Служащие одной из компаний решили устроить пикник на пароходе "Истленд", который мог принять не более 1000 пассажиров и поэтому не был в состоянии вмес тить всех желающих. Их оказалось в 2,4 раза больше – судовладелец "делал бизнес". Еще при посадке пассажиров пароход стал заметно кре ниться. Этому не придали значения, считая причиной скопление пас сажиров на одном борту. И действительно, когда пассажиры (многие с семьями) начали устраиваться, их поток устремился на нижние палу бы – крен несколько уменьшился. При отходе парохода пассажиры ринулись на верхнюю палубу – крен начал резко расти и "Истленд" повалился на причал. Пассажиры стали прыгать на причал. Однако большинство из них бросились к противоположному борту, и в какой-то момент крен прекратился и судно стало выпрямляться, а затем неожи данно, несмотря на наличие береговых швартовов, резко накренилось на противоположный борт. Результат – 800 жертв, причина – потеря остойчивости и преступная халатность капитана парохода.

Примером потери остойчивости вследствие неправильного приема груза является гибель румынского т/х "Лидия", который при погрузке в порту Бейрут должен был принять 500 т металлического лома. После погрузки в трюмы 480 т по настоянию грузоотправителя вместо 20 т было принято на верхнюю палубу 113 т, в результате чего возник крен o 4 на левый борт. Прибывший на судно капитан распорядился для вы равнивания судна перенести часть груза с левого на правый борт. В результате этого появился и стал увеличиваться крен на правый борт, о который через несколько минут достиг 45, и судно опрокинулось.

Наличие груза на верхней палубе опасно не только с точки зрения ухудшения остойчивости судна: в случае его смещения судну угрожают мгновенное опрокидывание и гибель.

3.2.3. Нормирование остойчивости Все находящиеся в эксплуатации, строящиеся, ремонтируемые и переоборудуемые суда должны удовлетворять требованиям остойчи вости, которые регламентируются правилами, разрабатываемыми клас сификационными обществами, а также должны соответствовать между народным правилам Конвенции по охране человеческой жизни на море.

По этим правилам суда должны обладать способностью противодей ствовать различного рода внешним силам, которые могут вызвать их опрокидывание.

Среди большого многообразия внешних сил главными являются шквальный ветер и волнение, характеристики которых определяются районом плавания. Судно считается остойчивым, если критерий погоды k > 1. Критерием погоды k называется отношение минимального опро кидывающего момента Mопр к моменту кренящему Mкр, создаваемому внезапно налетевшим шквалом, т. е.

Mопр k= > 1.

Мкр В этом случае самым опасным является расположение судна лагом к волне и шквал с подветренной стороны. Предполагается, что судно под воздействием волны совершает бортовую качку и в момент, когда оно занимает крайнее положение (скажем, на левый борт), подейство вал шквал со стороны накрененного борта (рис. 3.7). Этот случай наибо лее опасен, так как наклонение на противоположный борт (правый) будет происходить под действием восстанавливающего момента и креня щего, создаваемого шквальным ветром. Наибольший момент, который теоретически может выдержать судно, называется опрокидывающим мо ментом Mопр.

ПБ max ЛБ Направление шквала Рис. 3.7. Действие на судно шквала с подветра Величина кренящего момента Mкр определяется площадью парус ности надводной части судна и силой ветра.

Нормы остойчивости содержат ряд особых требований к остойчи вости пассажирских судов, лесовозов, буксиров и др. На пассажирских судах крен от скопления пассажиров на одном из бортов не должен о превышать 10, а на циркуляции с учетом скопления пассажиров на од о ном борту – 12.

В заключение следует подчеркнуть, что никакие нормы не могут гарантировать безопасное плавание, если экипажем не соблюдаются правила хорошей морской практики и эксплуатации (правильные за грузка судна и использование жидкого балласта, внимательное отноше ние к закрытию всех отверстий в палубах и бортах, умелое маневриро вание и др.). В противном случае вполне остойчивое судно можно дове сти до опасного состояния.

3.3. Непотопляемость Непотопляемостью называется способность судна оставаться на плаву и сохранять остойчивость при затоплении одного или несколь ких отсеков.

Абсолютно непотопляемое судно создать невозможно, так как любое судно при получении достаточно большого повреждения обречено на гибель. О непотопляемости можно лишь говорить при некоторых усло виях, одно из них – допустимое количество отсеков, при затоплении которых судно остается на плаву и сохраняет остойчивость. Так, для боль шинства транспортных судов непотопляемость должна обеспечиваться при затоплении одного из отсеков (любого), в то время как для пассажир ских и промысловых судов количество аварийных отсеков должно быть два или даже три.

Рассмотрим основные конструктивные и организационные меро приятия, обеспечивающие непотопляемость.

Основным конструктивным средством обеспечения непотопляемости является наличие запаса плавучести и его рациональное использование путем разделения водонепроницаемой части корпуса судна на водоне проницаемые отсеки. В этом случае аварийное судно сохраняет плаву честь за счет ограничения количества влившейся воды. Особенно важно при аварии сохранение остойчивости. Так, при затоплении одного из отсеков остойчивость ухудшается вследствие влияния свободной поверх ности влившейся воды, а также появления крена за счет несимметрич ного затопления. Последнего следует избегать, и если это конструктивно обеспечить невозможно, то должно быть предусмотрено устройство, обеспечивающее спрямление аварийного судна в течение 15 мин после заделки пробоины. По словам А.Н. Крылова, одного из создателей тео рии непотопляемости, получившее пробоину судно должно тонуть не опрокидываясь.

На первый взгляд, минимального изменения посадки и остойчивости при аварийном затоплении можно достичь подразделением судна на возможно большее число малых водонепроницаемых отсеков. Однако такое решение не только влечет за собой значительное увеличение массы корпуса, но может также противоречить условиям размещения на суд не различного рода оборудования, например энергетической установки, которая требует значительной длины машинного отделения.

Приведенные выше соображения заставляют проектные организации ограничивать число водонепроницаемых отсеков. В соответствии с нормами классификационных обществ, базирующихся на требованиях Международной конвенции по охране человеческой жизни на море, длина отсека не должна превышать предельную длину. Предельной дли ной отсека называется длина некоторого условного отсека (изображен ного на рис. 3.8), при затоплении которого аварийная ватерлиния каса ется предельной линии погружения – воображаемой линии, отстоящей вниз от бортовой линии верхней водонепроницаемой палубы на рассто янии трех дюймов (76 мм).

Аварийная ватерлиния Предельная линия погружения z Палуба переборок 0 x x l пред Рис. 3.8. Предельная длина затапливаемого отсека На гражданских судах, как правило, избегают установки продольных водонепроницаемых переборок во избежание несимметричного затоп ления и появления аварийного крена. Все переборки, которые прости раются до верхней водонепроницаемой палубы, называемой палубой переборок, должны быть водонепроницаемыми, что достигается устройством непроницаемых закрытий, специальных уплотнений для кабельных трасс и трубопроводов. При этом обязательной является до статочная прочность переборок, которые должны выдерживать ава рийный напор воды с одной стороны.

Не менее важное значение имеют организационно-технические меро приятия по обеспечению непотопляемости, к числу которых относятся:

систематический контроль за состоянием всех корпусных конструк ций с целью проверки степени их износа и коррозии и замены в случае превышения соответствующих норм;

планомерная окраска корпусных конструкций;

устранение нарушений водонепроницаемого уплотнения дверей, иллюминаторов, крышек люков и др.;

соблюдение инструкций по приему и расходованию жидких гру зов;

поддержание в надлежащем состоянии технических средств борьбы за непотопляемость.

Борьба за непотопляемость состоит главным образом в действиях по восстановлению остойчивости и спрямлению аварийного судна:

обнаружении повреждений в водонепроницаемой части корпуса, под креплении распорными брусьями переборок и платформ, заделке пробо ин и откачке фильтрационной воды. В дальнейшем необходима борьба за восстановление остойчивости путем устранения больших свободных поверхностей (осушение больших аварийных отсеков), спуска воды в нижерасположенные отсеки.

При спрямлении аварийного судна в первую очередь следует отда вать предпочтение тем мероприятиям, проведение которых увеличи вает запас плавучести, затем мероприятиям, которые не изменяют его, и лишь в последнюю очередь переходить к мероприятиям, связанным с расходованием запаса плавучести путем контрзатопления, идея кото рого была впервые предложена адмиралом С.О. Макаровым.

3.4. Ходкость 3.4.1. Общие положения Ходкостью называется способность судна развивать и сохранять заданную скорость хода при минимальных энергозатратах. Энергия тратится на создание движущей силы – тяги Те, численно равной со противлению R окружающей среды – воды и воздуха. В связи с этим ходкость делится на два раздела: сопротивление движению судов и движители (движителем называют механизм или устройство, предна значенные для создания тяги Те). Ходкость является важным мореход ным качеством, которое определяет провозоспособность и уровень эксплуатационных расходов, а следовательно, и экономику судна в це лом.

Сравнительную оценку ходовых характеристик судов выполняют по результатам ходовых испытаний, которые проводятся при равномер ном прямолинейном поступательном движении со скоростью переднего хода, когда волнение, ветер и течение практически отсутствуют, глу бина воды под килем более 10 осадок, корпус судна свежеокрашен.

В процессе эксплуатации ходкость судна, как правило, ухудшается из-за влияния гидрометеорологических факторов (ветер, волнение, тече ние) и вследствие обрастания подводной части корпуса и коррозион ных повреждений обшивки. В связи с этим различают две характерные скорости движения: скорость на ходовых испытаниях (максимально возможная скорость судна) и среднеэксплуатационная скорость (ско рость, которая принимается в расчет при оценке провозоспособности и других экономических показателей судна). Очевидно, что среднеэкс плуатационная скорость меньше скорости судна на ходовых испыта ниях.

Корпус судна, движитель и главный двигатель образуют единую динамическую систему взаимодействующих элементов, которую при нято называть пропульсивным комплексом. Поскольку корпус судна должен удовлетворять и другим мореходным и эксплуатационным ка чествам, для судов различных типов и даже для судов одного типа хо довые характеристики могут колебаться в весьма широких пределах, поэтому нормирование ходкости весьма затруднительно. В связи с этим совершенствование формы корпуса судна, повышение эффективности движителей и главных двигателей находятся в центре внимания многих научно-исследовательских организаций, судостроительных и двигателе строительных компаний.

3.4.2. Режимы движения судов Рассмотрим равномерное, прямолинейное, поступательное движе ние судна вдоль положительного направления оси 0х со скоростью.

На его подводную и надводную части будут действовать касательные и нормальные силы, равнодействующая которых будет располагаться в диаметральной плоскости и, в общем случае, может иметь две состав ляющие – Rx и Rz, как показано на рис. 3.9. Кроме того, возникнет хо довой дифферентующий момент Му.

Сила Rx называется сопротивлением движению судна, Rz – гидро аэродинамической силой поддержания. В зависимости от соотношения этих сил различают следующие три режима движения судов.

Плавание: Rx >> Rz, My ~ 0, а следовательно, и угол ходового диф ферента ~ 0. На этом режиме эксплуатируется подавляющее большин ство транспортных судов.

Переходный: Rx ~ R z, Му 0, 0 и, кроме того, возникает изменение средней осадки. На этом режиме эксплуатируются быстро ходные суда и военные корабли.

Глиссирование: Rz ~ D, Му 0, 0. Под действием большой гид родинамической силы поддержания корпус судна практически пол ностью выходит из воды и скользит по ее поверхности. На этом режиме эксплуатируются, как правило, небольшие быстроходные суда – глис серы прогулочного, спортивного или военного назначения.

z z R R Rz ?

T Te e Rx Rx xx M My Рис. 3.9. Схема сил и моментов, действующих на судно 3.4.3. Деление сопротивления на составляющие Сопротивлением воды движению судна называют проекцию на на правление движения равнодействующей гидродинамических нормаль ных и касательных сил, действующих на подводную часть его корпуса.

Соответственно сопротивление воды состоит из сопротивления трения RF, сопротивления формы RVP и волнового RW:

R = RF + RVP + RW.

Сопротивление трения RF обусловлено влиянием вязкости воды, в результате действия которой частицы воды, прилегающие к поверхности подводной части корпуса судна, прилипают к этой поверхности и дви жутся вместе с ней. По мере удаления от поверхности скорость движе ния частиц уменьшается и на некотором расстоянии становится рав ной нулю. Достаточно тонкий слой, прилегающий к поверхности кор пуса, в котором наблюдаются эти явления, принято называть погранич ным. Поскольку частицы жидкости в пограничном слое движутся с раз личными скоростями, между ними возникают касательные силы (силы трения), результатом действия которых является возникновение силы трения.

Сопротивление трения зависит от скорости движения судна, пло щади, формы и шероховатости смоченной поверхности, а также от ха рактеристик вязкости воды.

При движении судна возникают, кроме касательных, нормальные к смоченной поверхности силы взаимодействия между частицами жид кости и этой поверхностью. Сопротивление, возникающее за счет сил давления в вязкой жидкости, принято называть сопротивлением формы RVP.

Сопротивление формы зависит от скорости движения судна, площади и формы смоченной поверхности.

При движении судна на границе двух сред (вода и воздух) на свобод ной поверхности возникают волны, на образование которых расходуется часть энергии, вырабатываемой главными двигателями. Это равносиль но возникновению сопротивления, называемого волновым RW. Волно вое сопротивление, как и сопротивление формы, обусловлено действием на смоченную поверхность судна нормальных сил (сил давления), по этому в практических расчетах принято эти составляющие представ лять в виде суммы, называемой остаточным сопротивлением RR:

RR = RVP + RW.

Воздушное сопротивление RAA обусловлено взаимодействием воз духа с поверхностью надводной части судна, включающей в себя над стройки, рубки, мачты, трубы и надводную часть корпуса судна. Как и при взаимодействии воды с подводной частью корпуса, возникают сопро тивление трения и сопротивление формы. В практических расчетах RAA определяется при отсутствии ветра.

Для водоизмещающих судов соотношение между составляющими со противления зависит от скорости движения. Анализ приведенных на рис. 3.10 сравнительных ре 100 % зультатов позволяет сделать Rw вывод, что при относительно малых скоростях преоблада ющим является вязкостное сопротивление RV = RF + RVP (сумма сопротивления трения 50 и сопротивления формы), где RV превалирует сопротивление трения. С увеличением ско 0,3 Fr рости растет доля волнового 0,1 0, сопротивления. Что же ка Рис. 3.10. Относительная роль основных сается сопротивления возду составляющих сопротивления транспорт ха RAA, то при отсутствии ного судна ветра его доля составляет 1,5…3,0 %, поскольку плотность воздуха при мерно в 800 раз меньше плотности воды.

Дополнительные составляющие сопротивления судна. В состав со противления должны быть включены следующие дополнительные виды сопротивления:

сопротивление шероховатостей R A, обусловленное наличием шероховатостей на подводной части наружной обшивки судна (неров ности от покраски, возникающая при сварке волнистость поверхности корпуса, небольшие выступы, ниши и глухие вырезы в обшивке и др.);

сопротивление выступающих частей RAР, включающее в себя со противления выкружек гребных валов, гребных валов и кронштейнов, рулей, килей и др.).

3.4.4. Влияние условий эксплуатации на сопротивление К условиям, которые возникают в процессе эксплуатации и оказы вают влияние на сопротивление, относят:

ветровое волнение. Скорость судна при плавании в условиях ветро вого волнения меньше, чем на тихой воде. Наибольшее снижение ско рости наблюдается при движении судна навстречу волнам или при ост о рых курсовых углах (0…±30 ) по отношению к направлению бега волн.

Наиболее ощутимо наличие волнения при длине волны, равной длине судна, и для судов относительно полных образований с коэффициентами общей полноты 0,720...0,850 ;

обрастание подводной части корпуса судна. В процессе эксплуата ции судна происходят разрушение покраски подводной части корпуса, коррозия и обрастание мелкими организмами и водорослями, вследствие чего увеличивается общая шероховатость и возрастает вязкостное сопро тивление. Интенсивность обрастания зависит от времени года и района плавания. Считается, что каждый день после докования вследствие обрастания происходит рост сопротивления на 0,2…0,5 %;

мелководье и ограниченность фарватера. При плавании на мелководье и в узких каналах сопротивление движению судна увеличивается и дости к гает максимального значения при скоростях = gH к ( H к = – при Bк веденная глубина, к – площадь поперечного сечения, Вк – ширина фарватера, g – ускорение свободного падения). При дальнейшем уве личении скорости сопротивление уменьшается и может стать меньше, чем на глубокой воде.

3.4.5. Способы определения сопротивления Обычно сопротивление движению судна определяют при отсут ствующем движителе и поэтому называют его и соответствующую ему мощность буксировочными. Расчет буксировочных сопротивления R и мощности Pe осуществляется по следующим формулам:

R =C ;

Pe = R, где – скорость движения судна;

– плотность воды (для морской воды принимается = 1025 кг/м3 );

– площадь смоченной поверхности судна;

С – безразмерный коэффициент буксировочного сопротивления, зави сящий от формы подводной части корпуса судна и чисел Рейнольдса L Re = ( – кинематический коэффициент вязкости воды) и Фруда. В соответствии с принятой гипотезой суперпозиции коэф Fr = gL фициент буксировочного сопротивления представляется в виде суммы коэффициентов сопротивления составляющих:

C = C F + CVP + CW + C AP + C A + C AA.

Ввиду отсутствия надежных теоретических методов коэффициенты сопротивления определяют экспериментально путем буксировочных испытаний моделей судов в опытовых бассейнах. Выполненную в мас штабе модель буксируют с различными скоростями, измеряя при этом силу сопротивления. Затем на основании теории гидродинамического подобия потоков результаты модельного эксперимента пересчитывают на натурное судно.

На начальных стадиях проектирования используют приближенные способы определения сопротивления. Наиболее точными являются ме тоды, основанные на использовании результатов систематических мо дельных испытаний серий судов определенного типа или на пересчете сопротивления судна-прототипа.

3.4.6. Классификация и принцип действия движителей Движитель преобразует энергию внешней среды или главного дви гателя в энергию поступательного движения судна. Эффективность работы движителя принято оценивать коэффициентом полезного дей ствия р, который представляет собой отношение полезной мощности Те, идущей на преодоление буксировочного сопротивления, к затра ченной, подведенной к движителю. Большинство применяемых на су дах движителей являются гидрореактивными, так как создают движу щую силу (упор) за счет отбрасываемых масс воды или воздуха в сто рону, противоположную направлению движения судна. К ним относятся гребные и воздушные винты, гребные колеса, крыльчатые и водометные движители.

Гребной винт состоит, как показано на рис. 3.11, из тела вращения, называемого ступицей, и расположенных на равных угловых расстоя ниях рабочих элементов – лопастей, коли чество которых Z может меняться от 2 до 8.

Винты фиксированного шага (ВФШ) мо- гут быть монолитными или со съемными лопастями. Последние применяются на ледоколах, при эксплуатации которых возможны частые поломки лопастей. За мену поврежденных лопастей в этом слу чае выполняют на плаву, придавая судну дифферент на нос путем заполнения спе циальных носовых цистерн.

Лопасти гребных винтов регулируе мого шага (ВРШ) поворачиваются отно сительно радиальных осей на заданный Рис. 3.11. Гребной винт:

угол, что позволяет в процессе эксплуа 1 – ступица;

2 – лопасть;

тации изменять величину и направление 3 – обтекатель силы тяги в широких пределах. Эти вин ты применяют на буксирах, траулерах, а также на судах, режимы экс плуатации которых претерпевают значительные изменения. Гребной винт насаживают на конус гребного вала, при вращении которого лопасти ежесекундно отбрасывают назад массу воды, в результате чего воз никает упор, который через гребной вал и упорные подшипники переда ется на корпус судна, заставляя его двигаться в заданном направлении.

На современных судах гребные винты изготавливаются из низко и высоколегированных сталей, сплавов на основе меди (бронза, латунь) или на основе алюминия (силумин, АМг), а также из пластмасс.

В настоящее время гребные винты являются наиболее распростра ненными движителями как на морских, так и на речных судах в силу простоты конструкции, хороших массогабаритных показателей, надеж ности и относительно высокого КПД, достигающего в отдельных слу чаях 75 %.

Для повышения эффективности гребных винтов проводят ряд кон структивных мероприятий. К ним относятся: применение направляю щих насадок (рис. 3.12), установка за гребным винтом обтекаемых рулей и грушевидных наделок на руле (рис. 3.13), использование винтов тан дем и соосных винтов противоположного вращения (рис. 3.14).

Воздушный винт. На судах с динамическими принципами поддер жания, прежде всего амфибийных (суда на воздушной подушке и экрано планы), используют воздушные движители, главным образом – воздуш ные винты регулируемого шага в насадках. Принцип их действия анало гичен действию гребных винтов.

Гребные колеса (рис. 3.15) состоят из ступицы со спицами и обода с несколькими лопастями (плицами). Располагаются на горизонталь ных валах по бортам судна в районе миделя и реже – в корме. Спе циальный механизм для поворота плиц позволяет обеспечивать без ударный вход их в воду.

К преимуществам гребных колес следует отнести возможность их Рис. 3.12. Гребной винт в направ ляющей насадке Рис. 3.13. Пропульсивная наделка на руле а Рис. 3.14. Соосные гребные винты противоположного вращения (а) и винты тандем (б) б применения на судах с малой осадкой (речные и озерные суда), так как гребные винты в этом случае малоэффективны. Недостаток – сложны по конструкции, имеют большую массу и не пригодны для работы в условиях волнения. На реках и озерах, где больших волн не бывает, колесные суда сохранились и по настоящее время.

Fj Tj g e Рис. 3.15. Схема гребного колеса с поворотными плицами:

1 – плица;

2 – костыль;

3 – ведущая эксцентриковая тяга;

4 – эксцентриковый бугель При одинаковой силе тяги гребное колесо примерно в 30 раз тяже лее гребного винта, содержит много движущихся частей и не пригодно для работы в ледовых условиях. Максималь ный КПД гребных колес достигает 65 %.

Крыльчатые движители (рис. 3.16) представляют собой несколько лопастей, укрепленных на вращающемся вокруг вер тикальной оси диске (роторе), за счет чего могут создавать упор в любом горизонталь ном направлении. Поэтому судно, обору дованное крыльчатым движителем, обла дает высокой маневренностью: оно может двигаться вперед, назад, двигаться лагом и разворачиваться на месте. К недостаткам относятся слабая защищенность, сложность Рис. 3.16. Общий вид крыль чатого движителя конструкции и относительно высокие, по сравнению с гребными винтами, массогабаритные показатели. Устанавли ваются на портовых буксирах, плавучих кранах и платформах, пожар ных судах и др. Максимальный КПД достигает 60 %.

Водометные движители (рис. 3.17) состоят из трубы, проходящей вдоль судна, и насоса, рабочее колесо которого находится внутри трубы.

При работе вода засасывается через приемное отверстие, расположен ное на днище судна, и выбрасывается в воду или атмосферу. Возника ющая при этом реактивная сила движет судно вперед. К недостаткам относятся низкий КПД (не более 40 %) и сравнительно большая масса.

Однако благодаря хорошей защищенности и, следовательно, надежности работы водометные движители находят применение на судах, плавающих в условиях мелководья, и в связи с улучшением эффективности при увели чении скорости движения используются на судах на подводных крыль ях (СПК).

а б Рис. 3.17. Водометный движитель с подводным (а) и надводным (б) выбросом струи Из других движителей, применяемых в настоящее время, следует назвать паруса и весла. Паруса применяются на спортивных и гребных судах в качестве основных движителей. На некоторых небольших судах в качестве вспомогательных движителей используют паруса и другие виды ветродвижителей.

3.4.7. Пути повышения ходовых качеств судов Ходкость является одним из важнейших эксплуатационных качеств судна. Ее улучшение возможно за счет уменьшения сопротивления дви жению судна, а также при использовании целого ряда конструктивных мер, повышающих эффективность судовых движителей.

Уменьшения сопротивления при одном и том же водоизмещении можно добиться путем выбора оптимальной формы обводов корпуса судна, главным образом его подводной части;

использованием бульбо образной формы носовой оконечности, которая позволяет уменьшить волновое сопротивление, и в отдельных случаях – применением бульбо образной формы кормовой оконечности, позволяющей улучшить сов местную работу гребного винта и корпуса судна. Снижения сопротив ления трения можно достичь уменьшением шероховатости подводной части корпуса судна, применив специальные покрытия (краски) и при дав выступающим частям обтекаемую форму. Большая роль в сохра нении скорости судна принадлежит борьбе с обрастанием подводной части корпуса водорослями и ракушками, увеличивающим ее шерохо ватость. Наблюдения показывают, что при плавании в умеренных ши ротах сопротивление судна возрастает за сутки в среднем на 0,2…0,5 %, а в тропиках – на 0,5…0,8 %. Ориентировочно потеря скорости после годичного плавания в умеренных широтах составляет 10…15 %. С целью снижения вредных последствий обрастания и коррозии все суда проходят докование для очистки и окраски подводной части корпуса судна. Пе риодичность докования (один-два года) устанавливается классифика ционными обществами в зависимости от типа судна, его размеров, рай она плавания и т. д.

Увеличение размеров и мощности главного двигателя с целью по вышения скорости движения судна ограничено условиями экономиче ской целесообразности, поэтому резко повысить быстроходность суд на можно только на базе новых технических решений.

В связи с этим весьма эффективна идея снижения сопротивления за счет уменьшения смоченной поверхности корпуса судна. Последнее может быть достигнуто уменьшением осадки судна либо полным вы ходом корпуса из воды, вызванных действием гидродинамической подъ емной силы, которая возникает на корпусе судна или создается специаль ными устройствами (крыльями). К судам, использующим гидродинами ческие силы для поддержания на плаву, относятся глиссирующие суда, суда на подводных крыльях и суда на воздушной подушке (СВП).

Глиссирующие суда имеют плоское днище и острые скулы (рис. 3.18).

Последнее позволяет исключить замывание бортов растекающимся в поперечном направлении потоком, формируемым под днищем судна, наличие плоского днища – увеличить гидродинамическую подъемную силу.

0 1 10 20 R T D Рис. 3.18. Силы, действующие на глиссирующее судно:

T – упор ГВ;

R – гидродинамическая подъемная сила;

D – вес судна При достижении скорости 3 g 3 V (V – объемное водоизмеще ние) судно выходит из воды и начинает скользить по ее поверхности.

Этот режим движения называется глиссированием, а суда – глиссерами.

Режим глиссирования возможен на судах небольшого водоизмещения.

Одними из недостатков, ограничивающих применение глиссирующих судов, является плохая продольная остойчивость, для улучшения кото рой применяют поперечные уступы (реданы), и плохая мореходность, когда даже при небольшой волне глиссер испытывает сильные удары о воду. Скорость глиссеров может достигать 100 уз.

Суда на подводных крыльях (рис. 3.19) имеют под корпусом крылья, R R T D Рис. 3.19. Схема сил, действующих на суда на подводных крыльях:

R1 и R2 – гидродинамическая подъемная сила на крыльях;

T – упор ГВ;

D – вес судна на которых при движении возникает подъемная сила. При определен ной скорости судно выходит из воды и движется над ее поверхностью.

В воде остаются закрепленные на стойках крылья, сопротивление кото рых значительно меньше сопротивления корпуса судна.

Построены и эксплуатируются СПК с газовыми турбинами, скорость их достигает 50...60 уз.

Суда на воздушной подушке (рис. 3.20) представляют собой аппараты, корпус которых поднят полностью (амфибийные суда) или частично (скеговые) над водой силами давления воздуха, нагнетаемого вентиля торами под днище, что приводит к значительному снижению гидроди намического сопротивления.

а 1 б Рис. 3.20. Схема поперечных сечений судов на воздушной подушке:

а – амфибийного;

б – скегового;

1 – вентилятор;

2 – корпус судна;

3 – гибкое ограждение;

4 – скег Движение судна осуществляется с помощью воздушных винтов в насадках. Амфибийные суда могут двигаться также надо льдом, сне гом и достаточно ровной поверхностью суши. Известны СВП водоиз мещением в несколько сотен тонн и скоростью движения до 100 уз.

Экранопланы. Их действие основано на использовании экранного эффекта, состоящего в увеличении подъемной силы крыла при движе нии вблизи поверхности земли или свободной поверхности воды. Если два корпуса соединить достаточно широким крылом, то получится судно, называемое экранопланом. Натурные испытания показали, что большие эк ранопланы (на 500…1000 пассажиров) могут развивать скорость до 200 уз.

3.5. Управляемость Управляемостью называется способность судна совершать управ ляемые движения. Управляемость включает в себя два свойства судна:

поворотливость и устойчивость на курсе – и является важнейшим качест вом, определяющим безопасное плавание судна в различных эксплуата ционных условиях.

Поворотливость – способность судна изменять направление дви жения при воздействии специальных устройств, называемых рулевыми, и в соответствии с действиями рулевого.

Устойчивостью на курсе называется способность судна сохранять заданное направление движения. В абсолютном смысле таким качест вом суда не обладают, поэтому под воздействием внешних сил судно изменяет направление, двигаясь новым прямым курсом или входя в циркуляцию*, и для возвращения на первоначальный курс требуется вмешательство рулевого. В практике эксплуатации судов существует требование к устойчивости судна на курсе, в соответствии с которым количество перекладок в минуту не должно превышать 5–6 раз и на о угол не более 5. Если это требование не выполняется, судно считается эксплуатационно неустойчивым. В этом случае необходимо должным образом изменить форму подводной части корпуса и, главное, выбрать элементы более эффективного руля.

При перекладке руля на один из бортов (рис. 3.21) на нем возникает подъемная сила Rр, направленная перпендикулярно направлению дви жения судна и вызывающая его поперечное смещение и поворот во круг вертикальной оси, которая проходит через центр тяжести судна. В результате судно начинает совершать криволинейное движение, при котором его ЦТ движется по траектории, называемой циркуляцией, а корпус будет вращаться вокруг вертикальной оси.

Управляемость судна, наряду с соответствующим выбором формы подводной части корпуса и квалификацией рулевого, обеспечивается наличием рулевого устройства.

В любом рулевом устройстве различают: рабочий орган, при помощи * Самопроизвольное отклонение судна от заданного курса называется рысканием.

которого создается рулевая сила Rр, рулевую машину, обеспечиваю щую работу устройства, и рулевой привод, связывающий рабочий орган с рулевой машиной.

По типу рабочего орга- R V p на рулевые устройства клас A сифицируются следующим образом.

Руль – вертикальное крыло, расположенное в R кормовом подзоре, чаще Траектория центра тяжести судна всего за гребным винтом.

Состоит из пера руля, кото- Рис. 3.21. Принцип действия руля на судно рый крепится к баллеру, соединенному с рулевым приводом.

Рули бывают небалансирные, когда ось вращения совпадает с перед ней кромкой руля, и балансирные, когда ось проходит на некотором расстоянии от передней кромки руля (рис. 3.22). Небалансирные рули используются значительно реже, главным образом на ледокольных судах.

В остальных случаях более предпочтительным является применение балансирных рулей, так как момент на баллере и необходимая мощ ность рулевой машины ниже, чем у небалансирных.

а б Рис. 3.22. Небалансирный (а) и балансирный рули (б) Поворотная направляющая насадка представляет собой кольцевое крыло, которое крепится к баллеру;

внутри него расположен гребной винт (рис. 3.23). При повороте насадки с помощью соединенного с руле вой машиной баллера струя от гребного винта изменяет свое направление, в результате чего на теле насадки возникает рулевая сила.

Подруливающие устройства чаще всего имеют вид сквозных попереч ных каналов, внутри которых располагаются насос, гребной винт либо крыльчатый движитель (рис. 3.24). Каналы устраиваются в носу, иногда также и в корме. Рабочий орган подруливающего устройства, приводимый во вращение электродвигателем через передачу, при своей работе выбра сывает струю на правый или левый борт. При этом возни кает рулевая сила соответ ствующего направления.

VA Подруливающие устрой Т ства обеспечивают управля емость судов на малых ско ростях и при отсутствии хода.

Они находят применение на Рис. 3.23. Поворотная направляющая паромах, земснарядах, буро насадка вых платформах, а также на крупных грузовых и пас сажирских судах. В послед нем случае установка подру ливающих устройств значи тельно облегчает проведе ние операций, связанных со швартовкой и отвалом от Рис. 3.24. Подруливающее устройство стенки.

Активный руль (рис. 3.25) представляет собой обычный руль, на кор мовой кромке которого располагается гребной винт в насадке, приво димый во вращение электродвигателем, размещаемым в каплевидной наделке на пере активного руля.

Rp V 4 Rp Рис. 3.25. Схема активного руля:

1 – электродвигатель;

2 – каплевидная наделка;

3 – гребной винт;

4 – насадка;

5 – перо активного руля;

Rp1 – рулевая сила, создаваемая пером активного руля;

Rp2 – рулевая сила, создаваемая гребным винтом Действие активного руля основано на том, что при его перекладке возникает дополнительная рулевая сила, которая, как правило, значи тельно превышает рулевую силу, создаваемую пером руля.

Активный руль особенно эффективен на малых скоростях при нера ботающем главном гребном винте и позволяет обеспечить любой ма лый ход, что очень важно при плавании в условиях плохой видимости и в узкостях.

3.6. Мореходность 3.6.1. Качка, ее виды и характеристики Качкой называются колебательные движения относительно поло жения равновесия, совершаемые судном под воздействием внешних сил.

Если внешние силы кратковременные, то после прекращения их дейст вия судно, выведенное из положения равновесия, совершает свобод ные колебания. Колебательные движения под воздействием постоянно действующих внешних периодических сил (создаваемых, например, морским волнением) называются вынужденными.

Различают следующие основные угловые виды качки судна:

бортовая – колебательные движения судна относительно продоль ной оси;

килевая – колебательные движения относительно поперечной оси;

вертикальная – вертикальные колебательные движения под воздейст вием сил плавучести и веса судна.

Совместную килевую и вертикальную качку принято называть про дольной.

Основными характеристиками любого вида качки являются ее час / тота, период, амплитуда и розмах Частотой n называют число полных колебаний (возвращение в ис ходное положение после отклонений в обоих направлениях) за 2 се кунд. Например, для бортовой качки полным будет колебание с одного борта на другой и обратно.

Период T – время совершения полного колебания.

Амплитуда – наибольшее отклонение от положения равновесия.

/ Розмах – полное отклонение из одного крайнего положения в другое.

/ Розмах приближенно равен удвоенной амплитуде качки.

Качка может служить причиной ряда нежелательных явлений, различ ных по своей природе и степени опасности для судна. Некоторые из них могут привести к аварии и в отдельных случаях к гибели судна, другие создают неблагоприятные условия для обитания и работы экипажа, приборов и механизмов. К числу вредных последствий качки относятся:

возможные потеря остойчивости и опрокидывание судна при боль / ших розмахах качки;

заливание верхней палубы и надстроек, затрудняющее управление судном и обслуживание палубных устройств и механизмов, кроме того, как следствие заливания, – возможное затопление отсеков через грузо вые люки и двери надстроек и рубок;

ухудшение условий работы и обслуживания судовых механизмов и приборов из-за возникающих дополнительных динамических нагрузок;

возникновение дополнительные динамические нагрузки в конструк циях корпуса и механизмах;

потеря скорости хода и увеличение расхода топлива;

морская болезнь, которая вызывается нарушением работы вести булярного аппарата в результате воздействия вертикальных ускоре ний при качке судна (не должны превышать 0,1g).

/ В связи с этим плавность и умеренность розмахов качки является одним из мореходных качеств любого судна. Плавной называется кач ка с большими периодами, умеренной – с малыми амплитудами.

3.6.2. Качка на тихой воде Когда судно находится на тихой воде (отсутствует волнение), то при отклонении от положения равновесия оно начнет совершать сво бодные колебания.

Например, если судно, находящееся на тихой воде, накренилось внешней силой на какой-либо борт, то при прекращении воздействия этой силы оно начнет возвращаться, в результате действия поперечного восстанавливающего момента, в равновесное положение. Дойдя до рав новесного положения, судно, благодаря действию сил инерции, перей дет его, наклонившись на другой борт, и затем будет совершать коле бательные движения. Так как вода оказывает сопротивление колебатель ным движениям, то качка на тихой воде будет носить затухающий ха рактер. Период бортовой качки можно вычислить по формуле сВ Тб =, h где B – ширина судна, м;

h – поперечная метацентрическая высота, м;

с = 0,77…0,78.

Анализируя формулу для Tб, можно сделать вывод, что период свободной бортовой качки уменьшается при увеличении метацен трической высоты h, т. е. по мере увеличения поперечной остой чивости качка становится более стремительной, что плохо отражается на прочности корпуса судна и тяжело переносится пассажирами и ко мандой.

Свободная килевая качка, представляющая собой колебательные движения на тихой воде вокруг поперечной оси под действием продоль ного восстанавливающего момента и сил инерции, имеет аналогичную бортовой качке природу.

Свободная вертикальная качка вызывается неравенством силы веса и сил поддержания, действующих на судно, а также возникающих при этом вертикальных сил инерции.

Периоды Tк килевой и Tв вертикальной качки равны, их можно вычислить по формуле Т к = Т в = 2,5 Т, где Tк и Tв – в секундах;

T – осадка судна, м.

3.6.3. Качка на волнении На взволнованной поверхности моря качка состоит из колебаний двух типов – свободных и вынужденных, вызываемых воздействием волн.

Возникновение волн в большинстве случаев объясняется действием ветра.

Ветровые волны характеризуются следующими элементами (рис. 3.26):

Pages:     || 2 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.