Pomysły biznesowe 

Linia wodna statku. Statki o małej powierzchni wodnej: dlaczego flota ich potrzebuje? Początkowa stabilność i awaryjne lądowanie

Wodnica

Linia wodna zaznaczona na kadłubie statku (w kolorze czarnym)

Wodnica(holenderska linia wodna) – linia styku spokojnej powierzchni wody z kadłubem statku pływającego. Również w teorii statku istnieje element rysunku teoretycznego: przekrój kadłuba przez płaszczyznę poziomą.

Wyróżnia się następujące wodnice:

  • wodnica konstrukcyjna (KVL) – czyli obliczona, obliczona dla pełnego obciążenia statku;
  • wodnica ładunkowa – obliczona dla zadanego obciążenia i warunków żeglugi;
  • wodnica bieżąca - prąd, przy danym obciążeniu i warunkach;
  • teoretyczne wodnice - zbiór odcinków w równych odległościach, tworzących jeden z rodzajów rysunku teoretycznego: plan.

O efektywnej linii wodnej decyduje kształt naczynia, jego średnia gęstość, a także stopień szorstkości wody w danym basenie. Do obliczenia współczynnika wypełnienia kadłuba wykorzystuje się powierzchnię wodnicy. Kształt obszaru wodnicy, a właściwie jego moment bezwładności, jest czynnikiem decydującym o stabilności kształtu. Oczywiście, w zależności od warunków obciążenia, przechyłu i trymu, kształt obszaru wodnicy, a co za tym idzie stabilność, może się zmieniać.

Długość linii wodnej służy jako charakterystyczny wymiar liniowy przy określaniu liczby Froude'a dla statków wypornościowych, a co za tym idzie, ich teoretycznej prędkości.

Linia ładunkowa

Linia obciążenia (linia Plimsoll)

Wszystkie statki handlowe muszą posiadać na pokładzie znak pt linia ładunkowa(Język angielski) linia ładunkowa, linia Plimsoll). Znak ten określa poziom, do którego można bezpiecznie załadować statek, tj. załaduj linię wodną. Podczas ładowania naczynie zanurza się głębiej w wodzie, a znak opada bliżej powierzchni wody.

Zanim ten znak stał się obowiązkowy, wiele statków zaginęło z powodu przeciążenia. Czasami przyczyną przeciążeń jest chęć uzyskania dodatkowego zysku z transportu, a czasami różnica w gęstości wody – w zależności od jej temperatury i zasolenia osadów statku może się znacznie różnić.

Brytyjski polityk Samuel Plimsol zaproponował system uniwersalnego oznakowania statków, który pozwolił określić maksymalne obciążenie statku w zależności od pory roku i regionu.

Litery na linii ładunku oznaczają:

Zimą często zdarzają się burze. Wysoka fala może wstrząsnąć statkiem lub zalać pokład, dlatego wymagana jest dodatkowa pływalność. Północny Atlantyk jest obszarem szczególnie burzliwym i wiąże się z niebezpieczeństwem oblodzenia – rezerwa wyporu powinna być tam jeszcze większa. Wody tropikalne natomiast są spokojne, gdzie można bezpiecznie załadować statek.

Pozostałe dwie klasy - F i TF - odpowiadają S i T, przeliczonym na gęstość wody słodkiej.

Literatura

  • // Słownik encyklopedyczny Brockhausa i Efrona: w 86 tomach (82 tomy i 4 dodatkowe). - Petersburgu. , 1890-1907.

Fundacja Wikimedia. 2010.

Synonimy:

Zobacz, co „Linia wodna” znajduje się w innych słownikach:

    Wodnica... Słownik ortografii – podręcznik

    - (Gol. i angielski. woda i łac. linia linea). Linia, przy której statek z bagażem może zostać zanurzony w wodzie. Słownik słów obcych zawartych w języku rosyjskim. Chudinov A.N., 1910. LINIA WODNA z języka angielskiego. woda, woda i łac. linia, linia. Cholera... Słownik obcych słów języka rosyjskiego

    - (Linia wody) krzywa powstająca w momencie przecięcia powierzchni kadłuba statku z płaszczyzną poziomą równoległą do poziomu wody. Zobacz rysunek teoretyczny statku. Słownik morski Samoilova K.I. M.L.: Państwowe Wydawnictwo Marynarki Wojennej... ...Słownik Morski

    - (z holenderskiej linii wodnej i lijn) linia styku spokojnej powierzchni wody z kadłubem statku pływającego. Wodnica ładunkowa, oznaczona linią ładunkową, pokrywa się z powierzchnią wody przy pełnym obciążeniu statku i odpowiada... ... Duży słownik encyklopedyczny

    Linia wzdłuż burty statku określająca maksymalne zanurzenie statku przy pełnym załadowaniu. Słownik terminów biznesowych. Akademik.ru. 2001... Słownik terminów biznesowych

    LINIA WODNA, linia wodna, kobieta (holenderski. waterlinie) (morski). Linia wzdłuż burty, do której statek jest zanurzony w wodzie. Słownik objaśniający Uszakowa. D.N. Uszakow. 1935 1940... Słownik wyjaśniający Uszakowa

    - [te] i kobieta. (specjalista.). Linia wzdłuż burty, zanim statek zostanie zanurzony w wodzie przy normalnym zanurzeniu. Transport w. (pokrywa się z powierzchnią wody, gdy statek jest w pełni załadowany). Słownik objaśniający Ożegowa. SI. Ozhegov, N.Yu. Szwedowa. 1949 1992 … Słownik wyjaśniający Ożegowa

    Kobieta, morski linia na kadłubie statku, wzdłuż której znajduje się on w wodzie; ładować, ładować, przeciąg. Ta cecha jest obliczana wcześniej przez konstruktora i wskazana na rysunku statku. Poziomica męska, holenderska. pocisk pokazujący poziom samolotu, jak on stoi... ... Słownik wyjaśniający Dahla

W artykule omówiono, czym jest linia wodna, dlaczego jest potrzebna i kiedy po raz pierwszy wprowadzono ustawę o obowiązkowym stosowaniu jednej z jej odmian.

Statki

Przez bardzo długi czas jedyny i względny w szybki sposób podróż pozostała statkami. Oczywiście ich stosowanie wiązało się z szeregiem ograniczeń, jednak wygodniejszych i bezpieczniejszych alternatyw po prostu nie było.

Z biegiem czasu, kiedy wynaleziono mniej lub bardziej niezawodne urządzenia nawigacyjne, ludzie mogli podróżować między kontynentami, co było prawdziwym przełomem. Stopniowo, gdy stoczniowcom udało się ulepszyć konstrukcję statków, zaczęły na nich pojawiać się znaki linii wodnej. Ale czym jest linia wodna i dlaczego jest potrzebna? Właśnie temu przyjrzymy się w tym artykule.

Definicja

Słowo to pochodzi z języka niderlandzkiego, co jest dość logiczne. Przecież to królestwo było jednym z pierwszych, które zostało wyróżnione wysoka jakość swojej floty.

Linia wodna to linia, wzdłuż której spokojna powierzchnia wody styka się z kadłubem statku lub innego statku pływającego. Jeśli rozważymy ten termin z punktu widzenia konstrukcji statku, wówczas wodnica jest przekrojem kadłuba przez płaszczyznę poziomą na rysunku. Teraz wiemy, jaka jest linia wodna.

Rodzaje linii wodnych

Linia wodna występuje w następujących typach:

  • Konstruktywna to linia, która jest traktowana jako podstawa przy konstruowaniu rysunku teoretycznego. Na podstawie wstępnych obliczeń pokazuje różne typy
  • Wodnicę ładunkową tworzy się w celu określenia maksymalnego dopuszczalnego zanurzenia statku ze względu na jego obciążenie. Zazwyczaj taka linia wodna statku pokrywa się z linią projektową.
  • Obliczony pokazuje zanurzenie, które służy do określenia teoretycznych właściwości statku.
  • Obecna nie dotyczy kadłuba statku, jest to koncepcja określająca aktualny poziom osiadania statku w zależności od jego ładunku lub rodzaju wody.

Jeśli mówimy o aktualnej linii wodnej, jest ona ustalana w zależności od wielu czynników, na przykład kształtu kadłuba statku, gęstości materiału, z którego jest zbudowany, masy, szorstkości wody i innych rzeczy.

Powierzchnię wodnicy można wykorzystać do obliczenia współczynnika wypełnienia kadłuba. Jednak w zależności od obciążenia, pogody, gęstości wody i innych czynników powierzchnia linii wodnej może się znacznie różnić, a wraz z nią przechylenie i stabilność statku. Jeśli mówimy o jego długości, to służy ona jako wymiar liniowy przy określaniu liczby Froude'a dla statków z wypornością, a zatem w teorii ich prędkości. Teraz wiemy, jaka jest linia wodna.

Przyjrzyjmy się jednak bliżej jej odmianie, czyli linii ładunkowej.

Linia ładunkowa

W 1890 r. taki znak stał się obowiązkowy na wszystkich statkach towarowych. W przeciwieństwie do innych rodzajów linii wodnej, jego przeznaczenie pełni bardziej praktyczną rolę.

Faktem jest, że przed wprowadzeniem takiej linii wodnej wiele statków handlowych zatonęło z powodu przeciążenia, na które wpływała różnica w gęstości wody w zależności od regionu, pory roku, jej zasolenia i innych czynników. Następnie wprowadzono wodnicę ładunkową. Za jego pomocą osoba odpowiedzialna za załadunek oblicza maksymalne dopuszczalne obciążenie statku, sprawdzając trasę, warunki pogodowe, rodzaj wody i inne parametry. Przykład takich znaków można zobaczyć na zdjęciu poniżej.

Mówiąc najprościej, linia ładunkowa została wprowadzona, aby śledzić, jak zajęty jest statek, a jeśli woda znajduje się poniżej linii wodnej, wszystko jest w porządku. Ale jak już wspomniano, zależy to od rodzaju wody, pór roku i innych parametrów. W 1890 roku Wielka Brytania przyjęła ustawę nakazującą korzystanie z linii ładunkowych.

MODUŁ 3. ELEMENTY RYSUNKU TEORETYCZNEGO

Krzywa wyporności i wielkość ładunku. Waga

Aby określić zanurzenie przez przemieszczenie lub, odwrotnie, przemieszczenie przez zanurzenie, użyj krzywa przemieszczenia V (z). Aby ją skonstruować należy obliczyć całkę ze zmienną górną granicą:

Gdzie x rz I x k - odcięte punktów przecięcia wodnic z liniami odpowiednio dziobnicy i rufy przy zanurzeniu z.

Rodzaj krzywej V(z) pokazany na ryc. 6, na którym pokazano również krzywe V V (z) I M(z)=ρV V (z). Krzywa V w (z) charakteryzuje przemieszczenie objętościowe, biorąc pod uwagę wystające części (skóra, stępki itp.), oraz M(z) - wyporność z uwzględnieniem gęstości wody (masy).

Krzywa M(z) zwany wielkość ładunku. Gęstość wody zależy od obszaru żeglugi, a także od temperatury wody (czyli od pory roku), dlatego czasami wykreśla się serię krzywych M(z) dla różnych ρ .


Ryż. 6. Krzywa wyporności i wielkość ładunku statku konwencjonalnego.

Określić V,x s,z s, musisz znać obszar linii wodnej S i odcięte x fśrodki ciężkości tych obszarów. Do obliczenia stateczności konieczne jest obliczenie momentów bezwładności obszarów wodnicy względem osi współrzędnych Och, och i osie ff, przechodzącej przez środek ciężkości obszaru wodnicy.

Najpierw znajdźmy elementy obszaru wodnicy statku stojącego pionowo i na równej stępce. Wybierzmy elementarny obszar (ryc. 1) o długości dx i szerokość 2у: dS = 2ydx, Następnie

. (1)

Ryż. 1. Aby określić elementy obszaru symetrycznej linii wodnej.

Odcięta środka ciężkości obszaru wodnicy jest równa

x f = M y / S,(2)

Gdzie Mój - moment statyczny obszaru wodnicy względem osi Jednostka organizacyjna. Do ustalenia Mój Zapiszmy najpierw wyrażenie na moment statyczny obszaru elementarnego dS: dM y = xdS = x2ydx, Gdzie

. (3)

Teraz otrzymujemy wzory na określenie osiowych momentów bezwładności obszaru wodnicy względem głównych osi środkowych

Znajdźmy moment bezwładności dI x obszar elementarny dS, dla którego stosujemy wzór znany z mechaniki teoretycznej na moment bezwładności pola prostokąta względem głównej osi środkowej: , Gdzie b = dx, h = 2y, tj.

.

. (4)

Moment bezwładności obszaru wodnicy S względem osi ff równa się

, (5)
Gdzie ja y- moment bezwładności obszaru wodnicy względem osi Jednostka organizacyjna, określone wzorem

, (6) od elementarnego momentu bezwładności powierzchni dS równa się ;Sx 2 f - przeniesienia momentu bezwładności.

W czasie eksploatacji statek może pływać z przechyłem początkowym, gdy wodnica jest asymetryczna względem DP. Aby obliczyć powierzchnię, momenty statyczne, momenty bezwładności i inne elementy w tym przypadku, wprowadzamy prawo y n i wyszedł y l współrzędne (ryc. 2).



Ryż. 2. Wyznaczanie elementów pola asymetrycznej linii wodnej

Według ryc. 2 wyrażenie na obszar elementu, biorąc pod uwagę fakt, że y n ujemny, można zapisać w formie dS= y n dx- y l dx=(y p - y l) dx, a obszar linii wodnej wynosi

. (7) Podobnie dla statycznego momentu powierzchniowego S względem osi Jednostka organizacyjna dostajemy

(8)

(9)

W przypadku asymetrycznej linii wodnej moment statyczny powierzchni wokół osi Oh nie równe zeru. Moment statyczny prawej platformy elementarnej jest równy

,

dla lewej -

,

całkowity -

Następnie wzór na całkowity moment statyczny zostanie zapisany w postaci

.(10)

Środek ciężkości F obszar wodnicy będzie zlokalizowany w pewnej odległości od DP

§ 4. Kształt kadłuba statku

Każdemu typowi statku odpowiada specjalny kształt kadłuba, zależny od wielu czynników: przeznaczenia statku, warunków jego eksploatacji, prędkości, jakości statku itp. Kadłuby statków w ruchu to wydłużony korpus, ograniczony zakrzywionymi powierzchniami, tworząc opływowy kształt, który zmniejsza opór wody i powietrza podczas jej ruchu. Kadłuby takich statków mają spiczaste końce i płynne przejścia powierzchni bocznych w płaszczyzny dna. Natomiast kadłuby statków zacumowanych lub statków, dla których prędkość przewozu nie ma większego znaczenia, wykonuje się, dla uproszczenia technologii budowy, w kształcie prostokątnym lub płaskim z ostro zarysowanymi krawędziami.

Przedni, w kierunku ruchu, koniec kadłuba nazywany jest dziobem i zgodnie z przyjętymi zasadami rysowania statków rysunki są zawsze przedstawiane po prawej stronie; drugi koniec, zwany rufą, pokazano na rysunkach po lewej stronie.

Rufa statku ma bardziej złożoną konfigurację niż dziób, ponieważ na rufie znajdują się różne urządzenia zapewniające zwrotność statku ( śmigła, kierownice itp.), które muszą zapewniać najlepsze warunki pracy.

Aby statek poruszający się po bardzo wzburzonej powierzchni wody nie zasypał swoich końców falą, burty kadłuba na dziobie są rozszerzane na wysokość (rozpadają się). Konturowe kształty kadłubów nowoczesnych statków powstały w wyniku wielu lat rozwoju.

Pojawienie się basenów eksperymentalnych umożliwiło dobór optymalnego kształtu kadłuba statku na podstawie naukowej, z wykorzystaniem metody modelowania.

Kształt przekroju poprzecznego kadłuba wszystkich poruszających się statków jest symetryczny, dzięki czemu opory ruchu po obu stronach kadłuba są wzajemnie zrównoważone, a działanie steru po obu stronach jest takie samo.

Powierzchnie ograniczające kadłub statku od góry, od boków i od dołu nazywane są odpowiednio pokładem górnym, burtami i dnem.

Ogólne pojęcie o geometrycznych cechach kształtu kadłuba statku daje metoda przecięcia kadłuba trzema wzajemnie prostopadłymi płaszczyznami: pionową płaszczyzną symetrii biegnącą wzdłuż kadłuba w połowie jego szerokości; płaszczyzna pozioma biegnąca wzdłuż kadłuba i dzieląca go na dwie asymetryczne części: powierzchniową i podwodną oraz płaszczyznę pionową, prostopadłą do dwóch pierwszych i przechodzącą przez środek szacowanej długości statku (ryc. 1).

Nazywa się płaszczyznę pionową przechodzącą wzdłuż kadłuba statku i dzielącą jego teoretyczną powierzchnię na dwie symetryczne części płaszczyzna środkowa(DP).

Główny samolot(OP) to płaszczyzna pozioma przechodząca przez dolny punkt linii stępki kadłuba.

Magistrala(OL) nazywana jest linią przecięcia płaszczyzny głównej i średnicowej.

Ponieważ kadłub statku ma bardzo złożony kształt, podczas jego produkcji, a także podczas montażu na nim wszystkich części nasycających statku (mechanizmów, aparatury, wyposażenia itp.), Wymiary montażowe tych części można określić na podstawie wysokość i szerokość statku tylko z tych dwóch płaszczyzn.

Linię utworzoną w miejscu przecięcia górnego pokładu z linią środkową nazywa się linią pokładu. Linia pokładu statki morskie ma zakrzywiony kształt ze wzniesieniem od środka długości naczynia do końców. To podłużne zagięcie linii pokładu nazywa się przezroczystość pokładu. Linia pokładu statków rzecznych, których zdolność żeglugowa nie podlega podwyższonym wymaganiom, jest prosta, bez wzniesienia.

Ryż. 1. Przekrój kadłuba statku trzema wzajemnie prostopadłymi płaszczyznami. Ja jest płaszczyzną średnicy; II płaszczyzna środkowej ramy; III - płaszczyzna wodnicy projektowej. 1-górny pokład; 2 - deska; 3- dół; 4 - łodyga; 5 - linia stępki 6 słupka rufowego; Linia 7-pokładowa; 8 - linia boczna; 9 - nos; 10- pasza; h - strzała śmierci.


Linia pokładu bocznego- linia przecięcia teoretycznej powierzchni burty i pokładu lub ich przedłużeń z zaokrąglonym połączeniem pokładu z burtą.

Linia stępki(CL) - linia przecięcia dolnej części powierzchni teoretycznej kadłuba z płaszczyzną środkową. Linia stępki ma różne kształty w zależności od przeznaczenia i rodzaju statku (ryc. 2).

Linia stępki większości nowoczesnych statków jest pozioma. Ukośną linię stępki spotyka się na statkach z tzw. przegłębieniem strukturalnym, które ma na celu pogłębienie śruby napędowej i steru oraz ich zabezpieczenie przy małym zanurzeniu statku. Linia stępki z półką - redanom spotykany w szybkich, lekkich statkach (łodziach). W tym przypadku podczas ruchu statku dziobowa część kadłuba wysuwa się z wody, a rufowa część ślizga się (płaszczyzna) po powierzchni wody. Linia stępki specjalnych typów statków (łodzi podwodnych, jachtów itp.) jest często zakrzywiona, co tłumaczy się specyficznymi cechami ich działania.


Ryż. 2. Linie pokładów i stępek różnych statków: a - morskie; b - rzeka; c - z wykończeniem konstrukcyjnym; g - z redanem (z półką); d - zakrzywione (statki specjalne - jachty itp.).


Krawędzie powstałe w wyniku przecięcia powierzchni bocznych kadłuba z płaszczyzną środkową na końcach dziobu i rufy, wzdłuż których łączą się powierzchnie burty prawej i lewej burty, zwane łodygami. Dziób, znajdujący się przed statkiem, nazywany jest dziobem, dziób rufowy to słupek rufowy.

Kształt konturów dziobnicy był zwykle opracowywany w praktyce zgodnie z przeznaczeniem statku.

Charakterystyczne kształty łodyg pokazano na ryc. 3:

A) dziób pochyły, charakteryzujący się prostą, nachyloną linią, w części podwodnej płynnie lub pod kątem przechodzi w linię stępki. Taka dziobnica nadaje statkowi swego rodzaju ciąg do przodu, ale jest on tak wykonany nie tylko ze względu na wrażenie estetyczne, ale także ze względów praktycznych: pochylona dziobnica w połączeniu z wygięciem burt na dziobie , zwiększa powierzchnię użytkową górnego pokładu i poprawia zdolność statku do poruszania się na falach;


Ryż. 3. Charakterystyczne kształty dziobnicy: a - nachylona; b-strzyżarka; c - bulwiasty; g - lodołamacz; d - prosto.


b) trzonek maszynki charakteryzuje się gładką linią tworzącą skierowaną górnym końcem do przodu. Taki dziób jest wykonany z tych samych powodów, co poprzedni; jego kształt jest zapożyczony z żaglowców;

C) dziobnica w kształcie bulwy ma nad wodą nachyloną prostą lub wklęsłą linię, jej część podwodna ma kształt kropli i jest nieco obniżona poniżej linii stępki. Taka dziobnica jest stosowana na statkach o stosunkowo dużej szerokości kadłuba, aby zmniejszyć opór wody podczas ruchu i zwiększyć prędkość statku;

D) dziobnica lodołamacza w części powierzchniowej charakteryzuje się nachyloną linią prostą, która nie dochodząc nieco do poziomu wody przyjmuje gładkie nachylenie do 30° (opracowane w praktyce), nachylenie to utrzymuje się w części podwodnej aż do płynnie przechodzi w linię stępki. Lodołamacze i statki pływające po lodzie mają taką dziobnicę, że statek w ruchu może wspiąć się na pole lodowe i przebić się przez nie swoim ciężarem;

D) dziób prosty ma w części podwodnej pionową linię formacji, płynnie przechodzącą w linię stępki. Taka dziobnica występuje przede wszystkim na statkach rzecznych, które mają wolną przestrzeń na pokładzie i nie pływają po stosunkowo nierównej powierzchni; jest wygodna do oglądania przestrzeni przed dziobem statku podczas częstej żeglugi w wąskich miejscach i podczas zbliżania się koje.

Tylne końce statków, pomimo ich różnorodności, dzielą się głównie na trzy typy (ryc. 4). Przyjrzyjmy się im:

A) zwykła rufa ma zwis górnej części kadłuba wysoko nad wodą, co nazywa się falbaną. Taka rufa występuje najczęściej na statkach towarowych z jedną śrubą, które mają małą prędkość;

B) rufa przelotowa z falbaną (z nawisem) zagłębioną w wodzie i gładkimi konturami. Ten kształt rufy zwiększa powierzchnię pokładu i zmniejsza powstawanie wirów za kadłubem i jest przeznaczony dla statków szybkich lub statków z wieloma śrubami napędowymi;


Ryż. 4. Kształt końców rufowych statku: a - zwykły z falbaną; b - przelot; c- pawęż.


c) rufa pawęży ma nad powierzchnią wody kształt ściętego, utworzonego przez pionową lub nachyloną płaszczyznę poprzeczną zwaną pawężą. Taka rufa znajduje się na statkach, na których operacje specjalne przeprowadzane są z rufy; jest to konieczne np. przy pracy z sieciami na statkach rybackich, przy układaniu min czy włoków na okrętach wojennych itp.

Drugim przekrojem charakteryzującym kształt kadłuba statku jest przekrój poziomy lub, jak mówią, przekrój wzdłuż wodnicy konstrukcyjnej.

Wodnica(VL) nazywany jest śladem przecięcia teoretycznej powierzchni ciała z płaszczyzną poziomą.

Zaprojektuj linię wodną(KVL) to wodnica odpowiadająca pełnej wyporności statków lub normalnej wyporności (z połową rezerwy paliwa) uzyskana na podstawie wstępnych obliczeń.

Strukturalna wodnica statków transportowych również jest załaduj linię wodną(GVL), odpowiadający projektowi statku.

Charakterystyczne kształty wodnic konstrukcyjnych współczesnych statków pokazano na ryc. 5:

A) statek towarowy posiada wodnicę, zaostrzoną na końcach i tzw wkład cylindryczny w środkowej części, przez którą kontury linii wodnej są równoległe do DP. Wkładka cylindryczna zwiększa pojemność kadłuba statku, upraszcza technologię i obniża koszty jego budowy. Jednak wraz ze wzrostem prędkości takich statków znacznie wzrasta opór wody wobec ich ruchu, co powoduje wydatek dodatkowej mocy. Statki średniej prędkości (14-16 węzłów) mają cylindryczną wkładkę równą 10-40% długości kadłuba;

B) statek szybki, którego prędkość jest istotną cechą eksploatacyjną, ma dobrze opływową wodnicę z bardzo niewielką wkładką cylindryczną lub nie ma jej wcale;


Ryż. 5. Wodnice statków różne rodzaje: a - ładunek; b - duża prędkość; c - z rufą pawęży; g - niska prędkość.


c) wodnica statków szybkich z rufą pawężową jest ścięta, pawęż pełni funkcję stopnia ułatwiającego oddzielenie strugi wody od dna podczas ślizgania się statku po powierzchni wody – ślizganie. Naczynia te również nie mają cylindrycznej wkładki;

D) statki rzeczne wolnobieżne i bez własnego napędu, o dużej objętości wewnętrznej kadłuba, posiadają w pełni uformowaną wodnicę z cylindryczną wkładką na 70-90% długości statku.

Trzeci przekrój, dający wyobrażenie o kształcie kadłuba, to przekrój, w którym płaszczyzna pionowa przechodzi przez środek długości statku prostopadle do płaszczyzny środkowej i płaszczyzny wodnicy konstrukcyjnej, tzw. kontur wręgu śródokręcia.

W przekroju kadłuby statków mogą mieć burty pionowe, wygięcie lub zapadnięcie się w górnej części burty. Pokład w przekroju kadłuba jest wypukły, o krzywiźnie parabolicznej, ze strzałką opadającą równą 0,02 (1:50) szerokości pokładu na śródokręciu. Nazywa się wypukłością pokładu w kierunku poprzecznym kadłuba statku zniszczenie pokładu. Gięcie pokładu ma na celu odprowadzenie wody zalewającej pokład i zapewnienie mu większej stabilności wzdłużnej.

Płynne przejście linii dolnej do linii bocznej odbywa się wzdłuż łuku kołowego lub wzdłuż krzywej wzoru i nazywa się to krzywa jarzmowa Lub kość policzkowa.

Charakterystyczne kształty linii śródokręcia różnych typów statków pokazano na ryc. 6, najbardziej charakterystyczne:

A) statki transportu morskiego – z burtą pionową i podwyższonym dnem;


Ryż. 6. Kontury śródokręcia statków różnych typów: a - transportowych; b - duża prędkość; w - lodołamacz; g - łódź motorowa; d - statki żeglugi śródlądowej; e - rzeka.


b) statki morskie szybkie – o dobrze opływowych konturach, dużym kącie elewacji dna i dużym zaokrągleniu jarzmowym;

C) statki lodołamacze o zaokrąglonych burtach i wygięciu w części podwodnej oraz spiętrzające w części powierzchniowej. Ten formularz Przekrój zwiększa sztywność boczną kadłuba, a jeśli statek jest ściskany w polach lodowych, lód przemieszcza się wzdłuż pochyłych burt lub pod statkiem, wypychając go z wody lub unosi się;

D) statki szybkie o małej wyporności (łodzie), w większości przypadków posiadające proste burty z wygięciem, przechodzące pod kątem w dno z dużym wzniesieniem o lekko zakrzywionym kształcie;

D) szybkie statki żeglugi śródlądowej – z płaskim dnem, z okrągłym dziobem, przechodzącym w wypukłe burty. Takie formacje zwiększają powierzchnię pokładu i przestrzeń w nadziemnej części kadłuba;

E) statki rzeczne płaskodenne - z poziomym dnem, pionowymi burtami i małym promieniem krzywizny grzbietu. Ten profil przekroju zapewnia maksymalną objętość kadłuba i jest przeznaczony dla statków o małej prędkości i minimalnym zanurzeniu.

Do przodu
Spis treści
Z powrotem

Nowoczesne podejście do przemysłu stoczniowego wymaga ciągłego poszukiwania oryginalnych rozwiązań technicznych, aby zyskać przewagę nad potencjalnymi przeciwnikami na oceanach świata. Coraz częściej projektanci zwracają się ku projektom wielokadłubowych jednostek pływających - katamaranów i trimaranów. Wystarczy przypomnieć okręty przybrzeżne typu „Independent” Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych lub najnowsze rosyjskie opracowanie „Rusich-1”. Doktor nauk technicznych Wiktor Dubrowski opowiada, jak jeszcze można się udoskonalić specyfikacje wielokadłubowców dzięki autorskiemu rozwiązaniu - zmniejszeniu powierzchni wodnicy.

Wstęp

Obiekty o małej powierzchni wodnicy obejmują platformy półzanurzalne (zwykle wiertnicze) i małe statki wodnosamolotowe.

Na ryc. 1 przedstawia schemat wygląd platforma półzanurzalna. W pozycji roboczej wodnica znajduje się mniej więcej w połowie wysokości stojaków (kolumn) łączących pontony z konstrukcją górną, w pozycji złożonej znajduje się nieco poniżej górnych pokładów pontonów.


Platformy półzanurzalne są używane na świecie od lat 50. XX wieku; od tego czasu zbudowano ponad 300 takich obiektów o dość dużej wyporności. Praktyka pokazała, że ​​​​mogą stale przebywać w najsurowszych morzach na planecie i pracować przez większość czasu, w tym przy bardzo intensywnych falach. Na ryc. Rysunek 2 przedstawia statek o podwójnym kadłubie i małej powierzchni wodnicy (SMWA).


Badania, projektowanie i budowę SMPV rozpoczęto w latach 60-tych XX wieku, od tego czasu na świecie zbudowano ponad 70 takich jednostek, w większości o małej wyporności, często wykorzystywanych jako jednostki eksperymentalne.

Już te ilustracje ukazują główną różnicę między obiektami o małej powierzchni wodnicy: zmniejszenie objętości wyporności w pobliżu linii wodnej z kompensacją tych objętości ze względu na części statku bardziej zanurzone pod powierzchnią.

Obecnie objętości wyporności przekraczające powierzchnię swobodną nazywane są zwykle „filarami” (w przypadku statków) lub „kolumnami” (w przypadku platform). Objętości podwodne nie mają dziś ustalonej nazwy: mówią o „pontonach” dla platform i statków, „kadłubach podwodnych”, „objętościach podwodnych” itp. dla statków.

W publikacjach autora od 1978 roku dla statków stosowano następującą terminologię: każdy kadłub składa się z platformy naziemnej – stojaka (stojaków) – gondoli (to drugie określenie zostało zapożyczone z lotnictwa). Poniżej zastosowano tę samą terminologię.

Ponadto, aby scharakteryzować położenie kadłubów względem siebie i względem powierzchni wody, stosuje się następujące terminy: prześwit poprzeczny (zwykle odległość między płaszczyznami średnicowymi kadłubów); prześwit pionowy (odległość dna platformy od wodnicy projektowej); prześwit wzdłużny (odległość między śródokręciami kadłubów, jeżeli są one przesunięte w kierunku wzdłużnym).

Zauważona cecha konturów wpływa na wszystkie właściwości techniczne i operacyjne statków. Ponadto, podobnie jak wszystkie obiekty wielokadłubowe, SMPV wyróżniają się zwiększoną powierzchnią pokładu w stosunku do ich wyporności objętościowej. Dlatego, podobnie jak wszystkie wielokadłubowce, SMPV są skuteczne w transporcie lekkich ładunków, które wymagają dużych powierzchni pokładu lub dużych objętości do ich rozmieszczenia, tj. „lekki” ładunek. Należą do nich pasażerowie w kabinach, urządzeniach kolejowych, lekkich kontenerach, laboratoriach badawczych i systemach uzbrojenia, przede wszystkim lotniczych. Dlatego w szczególności najbardziej racjonalne jest zaprojektowanie SMPV w oparciu o początkowo wymaganą powierzchnię pokładu.

Stosunki wymiarowe i typy SMPV

Specyficzny rozkład objętości wyporności determinuje także specyfikę stosunków wymiarów SMPV.

Aby ułatwić wykorzystanie wewnętrznych objętości gondoli i poprawić możliwości produkcyjne ich montażu, zaleca się zapewnienie ciągłego przepływu wokół końcówek: wybierz kształt półeliptyczny dla dziobu i kształt stożkowy dla rufy. Pozostała długość to cylinder. W rezultacie współczynnik wypełnienia gondoli i korpusu jako całości staje się zależny od wydłużenia gondoli L/D, gdzie L jest długością, D jest średnicą gondoli.

Zmniejszona powierzchnia wodnicy wymaga zwiększenia rozstawu kadłubów, aby zapewnić wymaganą początkową stateczność boczną. Te i inne cechy typu architektonicznego i konstrukcyjnego opisanego poniżej determinują stosunki wymiarów głównych, które nie są typowe dla statków jednokadłubowych i statków wielokadłubowych o tradycyjnych liniach. Najbardziej prawdopodobne wartości tych stosunków podano poniżej, biorąc pod uwagę charakterystykę powierzchni pokładu i stabilność początkową różnych SMPV.

Do tej pory w mniejszym lub większym stopniu zbadano kilka typów SMPV, choć w praktyce w użyciu znajdują się tylko dwukadłubowe (większość z ponad 70 SMPV zbudowanych w ostatnich latach to duplexy, w terminologii opisanej powyżej). Na ryc. Rycina 3 przedstawia badane typy SMPV.


Należy zaznaczyć, że przedstawiona terminologia, zaproponowana przez autora w 1978 r., nie jest powszechnie akceptowana. Na przykład w Japonii wszystkie statki o podwójnym kadłubie nazywane są katamaranami, niezależnie od kształtu linii. Wydaje się, że rozróżnienie dwóch typów SMPV dwukorpusowych czyni klasyfikację dokładniejszą. SMPV z jednym długim słupkiem w każdym kadłubie został po raz pierwszy zbudowany w Holandii; nazwa tego pierwszego statku została zaproponowana przez autora jako popularna dla statków tej architektury. Określenie „trisec” zaproponowali twórcy pierwszego zbudowanego w USA SMPV o podwójnym kadłubie, z dwoma krótkimi rozpórkami w każdym kadłubie: „TRZY SEKCJE”, tj. platforma i dwa podwodne tomy.

Ponadto w literaturze anglojęzycznej wszystkie statki trójkadłubowe nazywane są trimaranami, niezależnie od proporcji kształtu i wielkości. Przeciwnie, w Rosyjska praktyka Od lat 70. (badania A.G. Lyakhovitsky'ego nad pracą szybkich statków rzecznych) nazwą „trimaran” określano statki trójkadłubowe o identycznych kadłubach o konwencjonalnych konturach. Dlatego właściwa wydaje się odrębna nazwa dla trójkadłubowych SMPV z identycznymi nadwoziami.

SMPV mają zarówno cechy wspólne, odróżniające je od statków jednokadłubowych i wielokadłubowych o konwencjonalnych konturach, jak i cechy specyficzne dla każdego typu. Poniżej funkcje te omówiono bardziej szczegółowo. Należy zauważyć, że prawie każda cecha określonego typu statku może być korzystna, niekorzystna lub neutralna dla konkretnego zastosowania. Wszystkie te kwestie zostały pokrótce omówione poniżej.

W tym przypadku za podstawę porównawczą tradycyjnie przyjmuje się obiekt jednokadłubowy o jednakowej wyporności, choć w praktyce przy wyborze opcji statku na samym początku jego projektowania należy również wziąć pod uwagę porównywalne typy statków wielokadłubowych z tradycyjnymi linie.

Na szczególną uwagę zasługuje fakt, że każdy SMPV można zaprojektować tak, aby przy pełnej wyporności statek miał zanurzenie w górnej części gondoli, co zwiększa możliwości wykorzystania płytkich akwenów i portów. Jednocześnie, aby poprawić zdolność żeglugową na wzburzonym morzu, należy zapewnić pobór balastu wodnego. Oczywiste jest, że objętość tego balastu odpowiada objętości zanurzonej części stojaków, tj. stosunkowo niewielka w stosunku do całkowitej wyporności statku.

Jednakże silny wpływ stosunkowo małych ilości balastu na lądowanie SMPV jest znaczną niedogodnością w jego obsłudze. Jeśli nie zostanie to przewidziane z góry, zwykłe zużycie paliwa podczas nawigacji doprowadzi do niedopuszczalnych zmian w lądowaniu, przede wszystkim w przechyle i przegłębieniu. Dlatego na przykład miał jeden z pierwszych na świecie SMPV, japoński prom pasażerski układ automatyczny balastowanie w celu utrzymania wymaganych granic zmian pasowania podczas pracy.

Jak to działa

1. Powierzchnia pokładu

Chociaż redystrybucja objętości najbardziej wpływa na hydrostatykę i hydrodynamikę, z projektowego punktu widzenia wygodniej jest zacząć od uwzględnienia względnej powierzchni pokładów. Rozważania te opierają się na wspomnianym powyżej systemie najbardziej prawdopodobnych stosunków wymiarowych, które określają specyfikę tego typu statku.

Główne wyniki takich ocen przedstawiono w tabeli 1.

Typ statku

Względna długość jednego ciała

Prawdopodobne zależności wymiarowe

Względna powierzchnia pokładu

Jednokadłubowy

L/B=8; D ~0,8

Trisec lub duplus

L SW =0,64*L; B OA =(0,3 0,5)*L SW ;

(0,19 ÷ 0,32)*L 2

Kadłub o niskiej linii wodnej i dwa wysięgniki

LM = 0,8*L; LM/BM =8; L A =(0,3 0,4)*L M ;

B OA =(0,3 0,4)*L M ;

(0,13 ÷ 0,16)*L 2

L1 =0,35*L;A D ~ 0,75; LOA =1,6*L1; B OA =(0,6 0,8)*L 1 ;

(0,25 0,35)*L 2

Tabela 1.


Tutaj: L, V, B – długość, wyporność, szerokość porównywalnego statku jednokadłubowego, AD – współczynnik zapełnienia górnego pokładu; B1, BOA – szerokość jednego korpusu i szerokość całkowita; LSW – długość wzdłuż linii wodnej; Długość wysięgnika LO; LM - długość korpusu głównego; lMON, l1 – długość względna statku jednokadłubowego i jednego kadłuba statku wielokadłubowego.

Oczywiste jest, że przy takiej samej liczbie pokładów SMPV będzie miał w takim czy innym stopniu większą powierzchnię pokładu i wewnętrzną objętość części powierzchniowej w porównaniu z szybkim statkiem jednokadłubowym. Dlatego też duży ładunek zawsze umieszczany jest na platformie nawodnej łączącej kadłuby.

2. Stateczność początkowa i lądowanie awaryjne

Stabilność wzdłużna SMPV jest zauważalnie niższa niż w przypadku porównywalnego tradycyjnego statku. Dlatego też, w przeciwieństwie do obecnej sytuacji, gdy stateczność wzdłużna nie jest ustandaryzowana dla żadnego typu statków, przy projektowaniu SMPV konieczne jest przyjęcie pewnych przybliżonych granic podłużnej wysokości metacentrycznej. Biorąc pod uwagę stosunek wymiarów gabarytowych w planie, wygodnie jest wybrać wysokość wzdłużną dla SMPV o podwójnym kadłubie 2 razy większą od wysokości poprzecznej i 3 razy większą dla SMPV o trzech kadłubach.

Stabilność poprzeczna SMPV określa stosunek ich całkowitych wymiarów w planie, patrz Tabela 2, gdzie rozważono przykłady SMPV różnych typów o tym samym przemieszczeniu. Aby wyjaśnić miejsce SMPV w ogólnej gamie statków wielokadłubowych, w tabeli uwzględniono także statki o tradycyjnym kształcie kadłuba: katamaran (dwukadłubowy), trimaran (trzy identyczne kadłuby) oraz statek z wysięgnikami (duży centralny i dwa małe kadłuby boczne). Dla uproszczenia wymóg zapewnienia początkowej stateczności poprzecznej SMPV jest taki sam, jak w przypadku porównywanego statku jednokadłubowego.

Główne wymiary i początkowa stateczność boczna statków 1000-tonowych różnych typów (wymiary wysięgników w nawiasach):

Typ statku

Pojedynczy kadłub (duża prędkość)

Katamaran

Trimaran

 Tradycyjny korpus środkowy + 2 podpory

Centrum. Obudowa z MPV + 2 podpory

Długość jednego ciała, m

 65, 80 95 (30) 65 (35)

Długość całkowita, m

 65, 80

Szerokość jednego korpusu, m

 6, 4 7 (1) 7 (1.5)

Szerokość całkowita, m

 18, 16

Powierzchnia wodnicy, kW m

 2x310, 2x250

Projekt projektowy, m.in

Wysokość środka wielkości, m

Wysokość boku, m

Środek wysokości masy, m
Metacentrum poprzeczne. promień, m

Metacentrum poprzeczne. wzrost, m

Podłużny metacentrum. promień, m

Metacentrum podłużne. wzrost, m
* - do pokładu grodziowego.
Tabela 2.
Z analizy przedstawionych danych wynika, że ​​wielkość poprzeczna SMPV dobierana jest według zupełnie innej zasady niż te same wymiary statków wielokadłubowych o tradycyjnych linach. Całkowita szerokość SMPV jest określona wymogiem określonej stabilności początkowej. Wręcz przeciwnie, odległość pomiędzy tradycyjnie ukształtowanymi korpusami jest wybierana tak, aby była minimalnie akceptowalna, aby zmniejszyć ich wzajemne oddziaływanie hydrodynamiczne, które zwykle jest niekorzystne, tj. zgodnie z wymaganiami wydajnościowymi. Jednocześnie stateczność boczna wszystkich statków o kadłubach tradycyjnych, z wyjątkiem jednostek z wysięgnikami, jest znacznie większa niż w przypadku porównywanego statku jednokadłubowego. Co więcej, początkowa stabilność boczna katamaranu, jeśli to konieczne, może być równa stateczności wzdłużnej, a nawet nieznacznie ją przekraczać. Stateczność statku z wysięgnikiem jest porównywalna z tą samą charakterystyką statku jednokadłubowego lub nieco większa, jeśli to konieczne.

Stateczność wzdłużna SMPV jest znacznie mniejsza niż wszystkich innych typów statków, zarówno jednokadłubowych, jak i wielokadłubowych. Okoliczność ta ma ogromny wpływ na wiele cech SMPV.

Przede wszystkim zauważamy, że spadek stateczności prowadzi do trudności w ograniczeniu kąta przechyłu awaryjnego (przegłębienia): zalanie tej samej objętości prowadzi do znacznie większego przechylenia lub przegłębienia SMPV niż w przypadku statku jednokadłubowego o porównywalne przemieszczenie. W tym przypadku zwykle zapewnienie minimalnej wolnej burty nie nastręcza trudności, jeżeli pokładem grodziowym jest pokład górny łączący kadłuby nadbudówek.

Brak stabilności bocznej SMPV można częściowo zrekompensować wygięciem rozpórek w pobliżu platformy naziemnej, co zapewnia zwiększenie obszaru wykresu stabilności. Ale najważniejsze jest to, że wszystkie wielokadłuby mają nieprzeniknioną platformę łączącą kadłuby. Objętość ta gwałtownie zmniejsza kąty przechyłu i przegłębienia, gdy tylko jego boki lub końce zaczną wchodzić do wody. Prawdopodobieństwo zalania w razie wypadku jest również znacznie zmniejszone, ponieważ zwykle wycięcia w platformie znajdują się dość daleko od boków i końców.

Zapewnienie stabilności awaryjnej SMPV zwykle również nie sprawia problemów, gdy tylko wodoszczelna platforma powierzchniowa zacznie wchodzić do wody.

Jako istotny środek konstrukcyjny zapewniający awaryjne lądowanie SMPV, można zalecić wypełnienie przedziałów (zwykle na końcach) niepalnymi pływającymi blokami (lub dużymi granulkami w siatkach, aby ułatwić przemieszczanie się podczas napraw).

Zazwyczaj rozmiary podpór są małe i porównywalne z rozmiarami statystycznie możliwych dziur w wypadkach. Oznacza to, że w razie wypadku istnieje duże prawdopodobieństwo całkowitego zalania wysięgnika, co oznacza znaczną utratę powierzchni wodnej i stabilności. To z kolei oznacza, że ​​zazwyczaj stabilność boczną musi zapewnić jedna wysięgnik. Jednakże wypełnienie wysięgników materiałami pływającymi pozwala zmniejszyć rozmiar, opór własny i wagę wysięgników.

Tym samym awaryjne lądowanie i stabilność SMPV, podobnie jak większości statków wielokadłubowych, w niewielkim stopniu odpowiadają koncepcjom leżącym u podstaw zasad stworzonych wcześniej dla statków jednokadłubowych. W wyniku braku określonych zasad stabilności każdy SMPV okazuje się obiektem eksperymentalnym, to znaczy wszystkie jego cechy są określane na podstawie obliczeń i uzgadniane z odpowiednim Rejestrem dla każdego projektu osobno.

3. Zdatność do żeglugi

Wysoka zdolność żeglugowa SMPV jest ich główną różnicą i największą zaletą. Opisane powyżej różnice w geometrii i stabilności SMPV determinują również cechy zdolności żeglugowej.

Wiadomo, że naturalne okresy walcowania znacząco wpływają na zdolność żeglugową. Okresy te są określone przez stosunki sił i momentów przywracających i bezwładności. W przypadku pochylania jest to stosunek stateczności wzdłużnej i momentu bezwładności mas (w tym dodanej masy wody) względem osi poprzecznej.

Przy przejściu z tradycyjnego obiektu jednokadłubowego na SMPV o podwójnym kadłubie stabilność spada bardziej niż moment bezwładności mas. W rezultacie okres pochylania SMPV o podwójnym kadłubie zwiększa się około 2 razy.

Jeśli chodzi o rolkę, obraz jest odwrotny: przy mniej więcej tej samej początkowej stabilności moment bezwładności mas (w tym dołączonej) względem osi podłużnej gwałtownie wzrasta. W rezultacie okres samotoczenia SMPV jest również około 2 razy większy niż w przypadku porównywalnego obiektu jednokadłubowego. Zależności te pokazano na ryc. 4.


Oczywiste jest, że tak znaczące różnice znacznie zmieniają zachowanie SMPV na falach. Tak więc, jeśli statki jednokadłubowe zwykle znajdują się w rezonansie z kołysaniem w falach czołowych, to SMPV – w morzu ogonowym i przy zbliżonych kątach kursu. Wystarczająco duże SMPV rzadko rezonują podczas przemieszczania się z opóźnienia na falę. Amplitudy pochylenia SMPV bez stabilizatorów w trybach rezonansowych są większe niż w przypadku porównywalnych statków innych typów, ale przyspieszenia w tym trybie są bardzo małe.

Na ryc. Rysunek 5 przedstawia amplitudy pochylenia dwóch 100-tonowych łodzi na pełnym morzu. Dane te uzyskano z testów modeli duplex i katamaran, jednak amplitudy drugiego można dość dokładnie uznać za równe amplitudom statku jednokadłubowego o tej samej długości i wyporności.


Zależność obrotu od prędkości dupleksu w nadpływającym morzu, co jest zupełnie nietypowe dla obiektów o tradycyjnych konturach, jest oczywista: amplitudy maleją wraz ze wzrostem prędkości.

Niestety, amplitudy przyspieszeń pionowych pochylania zależą od prędkości w różny sposób, patrz rys. 6.


Jest oczywiste, że przy zwykłym ograniczeniu prędkości w nadjeżdżających falach przez wartości przyspieszeń, duplus ma znaczną przewagę pod względem osiągalnej prędkości.

Już pierwsze pełnowymiarowe testy SMPV wykazały, że pod względem żeglugi taki statek jest porównywalny z tradycyjnym jednokadłubowym statkiem o wyporności 5-15 razy większej (w zależności od stosunku względnych powierzchni wodnicy). Na ryc. Rysunek 7 przedstawia amplitudy falowania półnaturalnego modelu SMPV w falach naturalnych z działającymi i niepracującymi tłumikami falowania.


W 1978 r. autor opublikował, a w 2000 r. szczegółowo opisał metodę „zwijania” wszelkich informacji o zdolności żeglugowej, umożliwiając scharakteryzowanie ich jedną liczbą. Ten „współczynnik zdatności do żeglugi” oznacza średnie roczne prawdopodobieństwo spełnienia przez dany statek określonych norm zdatności do żeglugi na danym obszarze wodnym.

Obliczenia te pokazują, że SMPV staje się praktycznie „na każdą pogodę” przy wyporności około 5–6 tysięcy ton.

4. Prędkość w spokojnej wodzie

Oddzielny korpus SMPV zwykle różni się od tego samego tradycyjnego korpusem o zwiększonej powierzchni zwilżanej i zmniejszonym współczynniku oporu szczątkowego. Należy pamiętać, że wielkości te są współzależne w zwykłym systemie przewidywania oporu holowania obiektu pełnowymiarowego: jeśli sztucznie zwiększa się zwilżoną powierzchnię, wówczas współczynnik oporu resztkowego jako wartość względna maleje - pozostając stałym całkowita wartość ten element oporu.

Ryż. 8 zawiera porównanie względnych wartości powierzchni zwilżonej dwóch typów kadłubów: tradycyjnego i o małej powierzchni wodnicy.


Na ryc. 9 pokazuje współczynniki oporu szczątkowego kadłubów konwencjonalnych i o małej powierzchni wodnicy.


Zasadniczo możliwe jest porównanie osiągów różnych typów kadłubów jedynie na poziomie statków zaprojektowanych do tego samego celu. W tym przypadku zauważalna będzie druga strona przepływu wokół dwóch lub trzech kadłubów tworzących statek wielokadłubowy, w tym SMPV: hydrodynamiczne oddziaływanie kadłubów, a przede wszystkim generowanych przez nie systemów fal. Cechy interakcji są zróżnicowane i zależą od liczby, względnego położenia, wymiarów i kształtu pudełek.

Można przyjąć, że maksimum górnej krzywej odpowiada liczbie Froude'a wynoszącej około 0,5 na długości rozpórki, której w nadwoziu SMPV tego typu są dwie.

Ciekawym przykładem „oddziaływania podłużnego” jest możliwość zastąpienia każdego korpusu duplusa dwoma krótszymi korpusami tego samego typu. W tym przypadku liczba Froude’a na długości jednej części takiego tandemu będzie 1,5 – 1,7 razy większa niż liczba Froude’a. pierwotny korpus. A jeśli pierwotny korpus poruszał się z prędkością względną około 0,5, czyli po „garbie” oporu fali, to krótsze kadłuby w tandemie będą poruszać się już w strefie za garbem w zwilżonej powierzchni wraz ze spadkiem wydłużenia, takie przejście może skutecznie zmniejszyć opory holowania.

Oprócz oddziaływania „podłużnego” dochodzi także do oddziaływania dwóch ciał znajdujących się w pewnej (stabilnej) odległości od siebie.

W w tym przypadku korzystną interakcję obserwuje się w dość wąskich zakresach prędkości względnej (od 0,33 do 0,43 i 0,2 do 0,25); Cała pozostała część badanego zakresu prędkości względnych charakteryzuje się niekorzystnym – w takim czy innym stopniu – oddziaływaniem układów falowych. Na duże prędkości interakcja dąży do zera.

Odmianą oddziaływania „podłużnego” jest wpływ przesunięcia wzdłużnego korpusu centralnego obiektu trójbryłowego na całkowitą wartość jego współczynnika oporu szczątkowego.

Dostępne wyniki testów dużej krajowej serii modeli SMPV pozwalają nam ocenić wszystko możliwe opcje wymiary i względne położenie budynków na wczesnych etapach projektowania.

Największy wpływ na opór szczątkowy statku z wysięgnikami ma wzdłużne położenie wysięgników.

Jeśli chodzi o pędniki, w SMPV można zastosować te same typy, co w przypadku tradycyjnych statków i statków, najczęściej umieszczane po jednym na każdym z dwóch kadłubów lub po jednym na kadłubach rufowych obiektów trójkadłubowych, lub jeden lub dwa na rufie statki z kadłubem centralnym i wysięgnikami. Ponieważ SMPV mogą mieć zwiększone zanurzenie projektowe, przynajmniej podczas poruszania się na wystarczających głębokościach, śmigła tych obiektów mają zwykle zwiększone średnice, co ma pozytywny wpływ na współczynnik napędu. Inną cechą SMPV jest większy przepływ związany z lepkością i zmniejszony współczynnik ssania, co oznacza również wzrost współczynnika napędu.

Unikalna seria modeli SMPV, testowana w Centralnym Instytucie Badawczym im. A.N. Kryłowa w latach 70-tych, pozwala przewidzieć opór holowniczy statków różnych typów już na wczesnych etapach projektowania (bez dodatkowych badań przed fazą projektowania technicznego). .

5. Trwałość

Kompletny schemat sił i momentów działających na statki wielokadłubowe, w tym na SMPV, jest dość złożony. Jednakże we wczesnych fazach projektowania głównym obciążeniem zewnętrznym jest poprzeczna siła pozioma i wyznaczany przez nią poprzeczny moment zginający, rys. 10.


Największe obciążenia boczne działają podczas parkowania z opóźnieniem w stronę fal, co jest podstawą obliczeniową wytrzymałości bocznej.

Grodzie poprzeczne usytuowane na całej wysokości burty SMPV najskuteczniej przeciwdziałają ogólnym obciążeniom bocznym, rys. 11 i powiązane dołączone paski skóry.


Układ grodzi zapewniających wytrzymałość poprzeczną, z których każda musi przebiegać od burty do burty i od dołu do górnego pokładu, należy rozpocząć na pierwszych etapach projektowania ogólna lokalizacja. Jeżeli taka przegroda ma być przepuszczalna, wówczas utratę jej wytrzymałości na skutek wycięć należy zrekompensować wzmocnieniami.

W przypadku SMPV o podwójnym kadłubie wytrzymałość wzdłużna jest mniej istotna niż w przypadku tradycyjnych statków, głównie dlatego, że kadłuby są krótsze przy tej samej wyporności. Wytrzymałość wzdłużna trójkadłubowych pojazdów SMPV z wysięgnikami odgrywa znaczącą rolę i należy ją sprawdzać, podobnie jak w przypadku tradycyjnych kadłubów. Powszechną różnicą jest zmniejszenie wzdłużnego momentu zginającego SMPV wraz ze wzrostem prędkości – na tradycyjnych statkach wzdłużny moment zginający rośnie wraz ze wzrostem prędkości w falach czołowych. Najbardziej obciążoną sekcją SMPV jest zwykle pozioma część każdego stojaka w miejscu, w którym zaczyna się jego pionowe wygięcie. Konstrukcja regału musi być gładka, aby zapobiec koncentracji naprężeń w najbardziej obciążonej części.

Jeśli oszacujesz wymaganą grubość poszycia regału w najbardziej obciążonym odcinku i przyjmiesz tę grubość jako średnią, a następnie określisz gabaryty wszystkich części konstrukcji, możesz oszacować masę konstrukcji kadłuba SMPV, patrz rys. 12.


Zazwyczaj masa konstrukcji kadłuba SMPV w odniesieniu do wyporności jest większa niż w przypadku porównywalnych tradycyjnych statków, ale mniejsza w stosunku do powierzchni pokładu.

SMPV z wysięgnikami mają najmniejszą masę względną.

7. Projekt

Aby uwzględnić cechy pojazdów SMPV, autor zaproponował specjalny algorytm ich projektowania. Jednymi z głównych danych wejściowych w tym algorytmie jest powierzchnia pokładu niezbędna do realizacji zadań statku.

Zaprojektowany SMPV z reguły nie posiada prototypów lub dostęp do istotnych informacji jest niemożliwy. Dlatego wymiary dobiera się metodą wariantową przy obliczaniu głównych właściwości technicznych i operacyjnych za pomocą obliczeń bezpośrednich. Schemat odpowiedniego algorytmu pokazano na ryc. 13.


Efektem krajowych badań nad charakterystyką SMPV prowadzonych od końca lat 60-tych stała się możliwość opracowania wczesnych etapów projektów statków dowolnego przeznaczenia. W tym czasie autor zaproponował wiele opcji dla SMPV i innych statków wielokadłubowych, patrz ryc. 14.

1. Główną zaletą statków o małej powierzchni wodnicy jest ich duża zdolność żeglugowa, porównywalna do zdolności żeglugowej tradycyjnych statków o wyporności 5-15 razy większej.

2. Dostępne materiały krajowe do badań, obliczeń i rozwoju metodologicznego pozwolić ci wystąpić wczesne stadia projekty takich statków bez dodatkowych badań i obliczeń.

Powszechne stosowanie statków o małej powierzchni wodnicy zalecane jest wszędzie tam, gdzie wysoka zdolność żeglugowa zwiększa efektywność wykorzystania floty. Aby wykazać efektywność wykorzystania takich statków, zaleca się zastosowanie metody porównywania zdatności do żeglugi, która „zbija” wszystkie informacje w jedną liczbę, „współczynnik zdatności do żeglugi”.

Wiktor Dubrowski

Literatura

1. „Statki wielokadłubowe”, zbiór, komp. i wyd. Dubrovsky V.A. wyd. „Przemysł stoczniowy”, 1978, 297 s.