30 травня 2013 року В.І. Прадюх БУДОВА ТА ТЕОРІЯ ВОДОТОНАЖНИХ СУДЕН Херсон 2013 В.І.Прадюх Будова та теорія водотонажних суден Навчальний посібник для курсантів всіх морських навчальних закладів Херсон 2013 Зміст Від автора Вступ 1 Будова судна 1.1 Назви основних частин судна 1.2 Положення судна відносно води 1.3 Типи морських суден 1.4 Типова форма морських суден 1.5 Класифікаційні товариства. Клас судна 1.6 Основні елементи корпусу судна 1.7 Системи набору корпусу суден 1.8 Суднові пристрої 1.8.1 Рульовий пристрій 1.8.2 Якірний пристрій 1.8.3 Швартовний пристрій 1.8.4 Буксирний пристрій 1.8.5 Вантажні пристрої 1.8.6 Закриття вантажних люків 1.8.7 Рятувальні засоби 1.8.8 Суднові щогли 1.8.9 Марки заглиблення. Вантажна марка 1.9 Суднові енергетичні установки 1.9.1 Головна енергетична установка 1.9.2 Електроенергетична установка 1.9.3 Допоміжна енергетична установка 1.10 Суднові системи 1.10.1 Загальні положення. 1.10.2 Трюмні системи 1.10.3 Системи штучного мікроклімату 1.10.4 Санітарні системи 1.10.5 Протипожежні системи 1.10.6 Системи енергетичної установки 1.10.7 Спеціальні системи нафтоналивних суден 1.10.8 Суднове електрообладнання 1.11 Суднобудівні матеріали 1.12 Будівництво і випробовування суден 2 Теорія судна 2.1 Основні площини і координатні вісі судна 2.2 Основні розміри судна і їх позначення 2.3 Теоретичне креслення судна. Елементи теоретичного креслення 2.4 Плавучість суден 2.5 Початкова остійність суден 2.6 Остійність суден на великих кутах крену 2.7 Непотоплюваність суден 2.8 Ходовість суден 2.8.1 Загальні положення 2.8.2 Опір руху суден 2.8.3 Шляхи зменшення опору руху суден 2.8.4 Рушії 2.9 Керованість суден 2.10 Хитавиця суден 2.11 Міцність суден Додаток А Основні характеристики судна “TIMBER NAVIGATOR” Предметний вказівник Використана література Від автора Чи повинен відрізнятися підручник з будови та теорії суден для моряків від підручника для суднобудівників? Так, повинен. Суднобудівники проектують і будують судна. Моряки експлуатують. Приходять на готове судно і практично нічого змінити на ньому не можуть. Моряки повинні бути впевнені, що судно, на борт якого вони ступають, не зламається і не перевернеться. Якщо вони будуть дотримуватися певних умов. Ці умови викладені в «Інформації про остійність і міцність для капітана», яка є на кожному судні. Автор написав книгу для використання майбутніми моряками. Тому в книзі немає громіздких формул та складних викладок. Приведені приклади розрахунків посадки і остійності конкретного судна – багатоцільового суховантажного судна «TIMBER NAVIGATION», основні характеристики якого наведені в додатку А. Автор буде вдячний за всі зауваження до цієї книги. Вступ Сучасне судно – це складна інженерна споруда, при будівництві якої задіяні сотні підприємств різних галузей, починаючи з гірничодобувної і металургійної. Вартість побудови судна дуже велика і, в залежності від розмірів, може сягати сотні мільйонів грошових одиниць. Кожен судновласник хоче, щоб вкладені гроші якомога швидше окупилися і судно приносило гарний прибуток. Для цього судно повинно мати певні експлуатаційні та морехідні якості. Експлуатаційні якості – вантажопідйомність і вантажомісткість, швидкість, маневреність, дальність плавання та автономність, умови проживання екіпажу. Морехідні якості – плавучість, остійність, непотоплюваність, ходовість, плавність хитавиці, керованість. До морехідних якостей можна віднести також міцність, що забезпечує безпечне плавання судна Головним з морехідних якостей судна вважається остійність – здатність судна, виведеного з рівноваги, повертатися в початкове положення після припинення дії зовнішніх сил. Якщо якесь із експлуатаційних чи морехідних якостей задовольняється не в повній мірі, то це, в кращому випадку, істотно затрудняє експлуатацію судна, а в гіршому може привести до його загибелі. Вивченням морехідних якостей судна займається спеціальна наука – теорія корабля або теорія судна. До середини 17 століття суднобудування було мистецтвом, яке передавалося від батька до сина, від діда до внука. Хоча ще в ІІІ віці до нашої ери великий вчений Архімед заложив основи теорії корабля, відкривши свій знаменитий закон, який вважається основним законом гідро- і аеростатики. Всі задачі суднобудування вирішувалися дослідним шляхом, методом проб і помилок, за які мореплавці інколи розплачувалися своїм життям. Вважається, що теорія корабля, як наука, бере свій початок з середини 18 століття, коли були опубліковані праці академіка Петербургської академії наук Леонарда Ейлера та французького академіка П’єра Бугера. Це були фундаментальні твори, де розглядалися питання плавучості і остійності, опору руху суден та деякі інші. В сучасній морській практиці розрізняють наступні категорії аварій: - зіткнення; - посадки на грунт; - пожежі; - втрати плавучості і остійності; - зникнення; - інші причини. Перші три категорії досить визначені, на останню приходиться незначна кількість випадків. З великою мірою вірогідності можна стверджувати, що судна, які зникли, тобто ті, які пропали без вісті, загинули через недостатню остійність. Бо в багатьох випадках перекидання суден відбувається так швидко, що не встигають дати про це радіоповідомлення. Згідно статистики із загальної кількості аварій зіткнення складає 11%, посадки на грунт 32%, пожари 17%. А найбільш частою причиною загибелі суден (40%) складають втрати плавучості і остійності. Не дивлячись на те, що проблеми плавучості та остійності давно вже вирішені і сформульовані основні вимоги до остійності морських суден. Загибель суден в більшості випадків відбувається через втрату водонепроникності корпусу. А втрата водонепроникності трапляється майже виключно через втрату міцності окремих суднових конструкцій при несприятливих умовах. Характерними прикладами цьому можуть бути загибель в першому рейсі в 1912 році пасажирського лайнера «Титанік» і в 1994 році автомобільно – пасажирського порому «Естонія». Важливою морехідною якістю судна є ходовість – здатність судна пересуватися з заданою швидкістю при найменш можливій потужності головного двигуна. Ходовістю суден як мореплавці, так і суднобудівники займалися давно – поступово удосконалювали обводи підводної частини суден та вдосконалювали рушії. Але впритул зайнялися ходовістю тільки в 19 столітті. Спочатку це були вітрильні чайні кліпери, які доставляли чай з Китаю і Індії в Лондон. Вони при попутному сильному вітрі розвивали швидкість 16-18 вузлів. А на деяких суднах швидкість доходила аж до 21 вузла. Потім пішли пароплави. Вони «з’їдали» дуже багато вугілля і коштувало воно дорого. Подальший прогрес судноплавства вимагав удосконалення форми корпусу суден, удосконалення рушіїв і головних двигунів, створення надійних методів розрахунку ходовості. Спочатку в Англії, а потім в інших країнах і, зокрема, в Росії були побудовані дослідні басейни, де на моделях відпрацьовувалися оптимальні обводи майбутніх суден. З ходовістю пов’язана і керованість судна. Це і вибір кормових обводів судна, вибір форми і розмірів керма і гребного гвинта, створення гвинта регульованого кроку, створення підрулюючого пристрою. В останні десятиліття з’явилися гвинто-рульові колонки (азіподи), які можуть повертатися на 360 градусів і одночасно служать рушієм і активним кермом. Поряд з вдосконаленням морехідних якостей вдосконалюються і експлуатаційні якості суден. Зараз всі суховантажні судна пристосовані для перевезення контейнерів. Це кардинально змінило форму вантажної частини суден. Практично немає палуб. Є тільки вузенькі смужки біля бортів для можливості проходу людей. З’явилися подвійні борти. На багатьох суднах відсутні вантажні пристрої. Експлуатаційна швидкість встановлюється в залежності від призначення. Все робиться для того, щоб перевозити вантажів більше, а витрати на утримання судна були мінімально можливі. 1 Будова судна 1.1 Назви основних частин судна Кожне судно, велике чи маленьке, військове чи цивільне, надводне чи підводне, складається з окремих частин, які мають однакову назву. Якщо поділити судно по довжині на дві частини, то передня частина називається носовою, а задня частина кормовою. Відповідно передню кінцівку судна називають носом а задню кормою. Середину судна називають міделем (від англійського middle – середина). На всіх кресленнях середина позначається значком ( ). Відносно зовнішньої поверхні, вертикальні поверхні називають бортами, горизонтальні – нижню – днищем, верхню – верхньою палубою. Судна, як люди і тварини, мають площину симетрії. Ця площина симетрії називається діаметральною площиною (ДП або CL) і проходить через середину ширини судна. Праву частину судна називають правим бортом (ПрБ або StB), ліву – лівим бортом (ЛБ або P чи PS). Борти судна в носу і кормі сходяться в ДП і притикаються в носу до форштевня, в кормі – до ахтерштевня. Частини судна вище верхньої палуби називаються: - на носу – бак або полубак; - в кормі – ют; - в середній або кормовій частині – надбудова (якщо не менше 0,96 ширини судна) або рубка. 1.2 Положення судна відносно води Частина судна, яка знаходиться вище поверхні води, називається надводною, нижче поверхні – підводною. Площина, яка розділяє підводну і надводну частини судна називається ватерлінією (ВЛ або WL). Відстань між найнижчою частиною судна і ватерлінією називається осадкою. Кожне судно проектується на певну осадку, яку називають розрахунковою. Ватерлінія, яка відповідає розрахунковій осадці, називається головною ватерлінією (ГВЛ або MWL). Якщо осадки судна в носу і в кормі однакові, то кажуть, що судно сидить на рівний кіль. Якщо осадки судна в носу і в кормі різні, то судно сидить з диферентом. Якщо осадка судна в носу більша, ніж в кормі, то судно сидить з диферентом на ніс (+). Якщо навпаки – з диферентом на корму (-). Якщо осадки судна з правого і лівого бортів однакові, то судно сидить без крену. Якщо осадки судна з правого і лівого бортів різні, то судно має крен. Якщо осадка судна з правого борту більша, то судно має крен на правий борт. І навпаки. Диферент судна вимірюється в метрах (дуже рідко в градусах чи радіанах), крен – в градусах. 1.3 Типи морських суден Сучасне судно – дуже складна плавуча споруда, призначена для виконання транспортних, виробничих або воєнних функцій. Загальна особливість всіх суден – сила їх тяжіння урівноважується виникаючими в воді силами гідростатичної або гідродинамічної природи. Класифікують судна по цілому ряду незалежних ознак: по характеру пересування, району плавання, положенню відносно поверхні води, матеріалу корпусу, типу механічної установки і таке інше. Головна класифікаційна ознака – призначення судна: військове (корабель) або цивільне. Морський торгівельний флот призначений для забезпечення нормального функціонування світової економіки. Морські транспортні судна перевозять вантажі з місць, де їх виробляють чи видобувають, в місця, де їх споживають. Основні вантажі, які перевозять транспортні судна діляться на сухі і рідкі. Сухі вантажі в свою чергу діляться на: - тарно-штучні (генеральні, особливо важкі, великогабаритні); - укрупнено-уніфіковані (пакети і флети, контейнери, трейлери, ліхтери); - накатно-колісну техніку (рельсову і без рельсову); - лісні (круглий ліс, пиломатеріали, деревна тріска); - масові (навалочні, насипні); - рефрижераторні (морожені, охолоджені); - спеціальні (цінні, небезпечні, тваринного походження). Рідкі вантажі бувають нережимні (нафта і нафтопродукти, рослинні масла і тваринні жири) і режимні (зріджені гази, хімічні). Окрім того є ще пасажири і туристи. Відповідно є два типи суден – суховантажні і наливні. Крім того для забезпечення нормальної роботи морського трнспорту існують допоміжні судна. Суховантажні судна: - універсальні (загального призначення, для особливо важких вантажів, для великогабаритних вантажів); - спеціалізовані (ліхтеровози, контейнеровози, трейлеровози); - з горизонтальним способом завантаження (Ро –Ро) - пароми (залізничні, автомобільні); - лісовози (звичайні, пакетовози, трісковози); - навалочники (перевозять руду, вугілля, боксити, цемент, зерно і т.і.). - рефрижератори (низькотемпературні, високотемпературні, універсальні); - спеціальні (для перевезення небезпечних вантажів, для перевезення тварин). Наливні судна – танкери (для перевезення сирої нафти, нафтопродуктів, рослинних і тваринних жирів, виновози, зріджених газів, стиснених газів, хімовози). Допоміжні судна: - учбові судна – для практичного навчання майбутніх судноводіїв; - судна, які забезпечують безпечне судноводіння – лоцманські, маячні, рятувальні і таке інше; - судна технічного флоту – плавучі крани, плавучі доки, плавучі майстерні, плавучі станції для перевантаження рідких і масових вантажів, землечерпалки, землевідвізні шаланди і таке інше; - судна для обслуговування транспортних суден – буксири, криголами, пожежні, портові баржі, катери, баркаси, дебаркадери і таке інше. Рисунок 1.11 – Криголам Рисунок 1.12 – Буксир Окремими групами йдуть промислові судна, які використовуються для добування, переробки і транспортування риби і морепродуктів і засоби освоєння світового океану (плавучі бурові установки, судна для добування з дна твердих корисних копалин і т.і.). По характеру сил підтримки, які урівноважують силу тяжіння судна діляться на водотонажні і з динамічною підтримкою. Судна з динамічною підтримкою (глісери, на підводних крилах. на повітряній подушці, екраноплани) мають незначну масу (до 500 т) і їх питома вага в світовому морському флоті незначна. Тому ми будемо розглядати тільки водотонажні транспортні судна. 1.4 Типова форма морських суден Власники суден – це або держави, або компанії, або окремі особи. Власники суден експлуатують судна здебільшого для отримання з них прибутку. Що таке прибуток? Прибуток = Доходи – Витрати Доходи власник судна отримує за рахунок перевезення вантажів за певний період часу Доходи = Рі · Фрі, де Рі – маса вантажу, який судно перевезло в і-ому рейсі, Фрі – фрахт в і-ому рейсі. Фрахт – це ринкова вартість перевезення одиниці вантажу від порту завантаження до порту розвантаження. Для сухих вантажів – це 1 тонна, для рідких – це 1 м3, або 1 тонна, або 1 барель (в США це 159 літрів). Фрахт залежить від дуже багатьох чинників, основні з яких дальність перевезення, попит і пропозиція. Зрозуміло, що чим більше вантажів перевезе судно за певний період часу, тим доходи будуть більші. За рахунок чого може бути перевезено більше вантажів? 1 За рахунок збільшення об’єму вантажних приміщень суден. 2 За рахунок збільшення швидкості руху суден. 3 За рахунок скорочення часу завантаження і розвантаження суден. В останні десятиріччя побудовано багато танкерів дедвейтом до 400 тис. тонн, суден для перевезення масових вантажів (балкерів) дедвейтом до 300 тис. тонн, універсальних суховантажних суден дедвейтом до 30 тис. тонн. Щоб скоротити час завантаження і розвантаження суден будуються спеціалізовані судна – контейнеровози, ліхтеровози, судна з горизонтальним способом завантаження і розвантаження (Ро-Ро), оптимізується форма і конструкція вантажних приміщень судна. З чого складаються основні витрати на утримання суден? 1 Вартість паливо-мастильних матеріалів. 2 Вартість утримання екіпажу. 3 Вартість послуг портів. Щоб витрати на паливо-мастильні матеріали були якомога меншими, зараз на переважній більшості торгових суден головним двигуном є дизель, який працює на мазуті. На мазуті працюють і дизель-генератори. Зараз на багатьох суднах на валу головного двигуна ставлять валогенератор, який виробляє електроенергію для потреб судна на ходу, а дизель-генератори працюють тільки на стоянці. Щоб зменшити витрати на утримання екіпажу автоматизують судна. Зараз на багатьох суднах торгового флоту екіпаж складається з восьми чоловік: капітан, старший помічник, другий помічник, старший механік, електромеханік, кок і два матроси. Більше скорочувати екіпаж вже нікуди, але деякі судновласники скорочують екіпаж до шести чоловік. Відносно швидкості суден. Потужність головного двигуна пропорційна кубу швидкості. Щоб збільшити швидкість судна вдвічі, треба потужність головного двигуна збільшити більш ніж в вісім разів. Тому дорогі вантажі, фрахт для яких великий, перевозять з більшою швидкістю. На таких суднах встановлюють більш потужні двигуни. Ще є два фактори, які впливають на конструкцію суден: охорона навколишнього середовища і збереження життя екіпажу при надзвичайних обставинах. Міжнародна морська організація (ІМО) прийняла з цього приводу дві Конвенції: Міжнародну конвенцію по запобіганню забруднення з суден (МАРПОЛ-73/78) і Міжнародну конвенцію по охороні людського життя на морі (СОЛАС-74/ 78). Щоб скороти витрати на послуги портів, на суднах, які часто швартуються, в носовій частині ставлять підрулюючі пристрої, а рушієм служить гвинт регульованого кроку. На суднах, які курсують між великими портами, відмовляються від вантажних пристроїв – щоб зменшити вагу судна і збільшити місця для вантажів. Виходячи з усього цього виробилась майже єдина форма загального розташування судна з розміщенням машинного відділення в кормі. Над машинним відділенням розташовують надбудову з службовими приміщеннями і приміщеннями для екіпажу. Типовий боковий вид і плани транспортних суден показані на рисунках 1. Рисунок 1 – Типовий боковий вид і план суховантажного судна Рисунок 2 – Типовий боковий вид і плани наливного судна 1 – форпік, 2 – підрулюючий пристрій, 3 – кофердам, 4 – подвійний борт, 5 – вантажний танк, 6 – вхід в коридор систем, 7 – головний розподільчий щит, 8 – машинне відділення, 9 – ахтерпік, 10 – кофердам, 11 – цистерни палива, 12 – сигнальна щогла, 13 – судновий кран, 14 – труби вантажної системи. Як видно з рисунків, основні частини судна наступні: - форпік (носова кінцівка судна); - вантажна частина судна; - машинне відділення; - ахтерпік (кормова кінцівка судна). Через ахтерпік проходить гребний вал. Кормова опора гребного вала – яблуко ахтерштевня. Після яблука ахтерштевня на гребний вал запресований гребний гвинт. Над машинним відділенням (а на деяких контейнеровозах навіть ще далі в корму) розташовують надбудову чи рубку зі службовими і житловими приміщеннями. Машинне відділення розташовують якомога далі в корму, як тільки дозволяють розміри головного двигуна. 1.5 Класифікаційні товариства. Клас судна Перед виходом судна в рейс судновласник страхує судно і вантаж. Для того, щоб страхова компанія була впевнена, що судно в належному стані, існують державні класифікаційні товариства – Регістри. Вони розробляють і видають «Правила побудови морських суден», ведуть технічний нагляд за проектуванням, побудовою і експлуатацією цивільних морських суден всіх типів. Перше класифікаційне товариство з’явилося в Англії в 1834 році – Ллойда Регістр судноплавства (LR). В Росії – в 1913 році. Тепер в усьому світі налічується понад 120 класифікаційних товариств. Після розпаду СРСР створено два ідентичні класифікаційні товариства – Російський Морський Регістр судноплавства (РС) та Регістр судноплавства України (РУ). 10 головних класифікаційних товариств створили Міжнародну Асоціацію класифікаційних товариств (МАКО) для уніфікації вимог до морських суден. Туди входять класифікаційні товариства Сполучених Штатів Америки, Великобританії, Франції і країн Бенілюксу, Норвегії, Німеччини, Росії, Італії, Китаю, Кореї і Японії. Клас судна згідно з Регістром судноплавства України (РУ) та Російським Морським регістром судноплавства (РС) Основний символ класу КМ, КМ, (КМ) – самохідні судна; КЕ, КЕ, (КЕ) – несамохідні судна з сумарною потужністю первинних двигунів 100 кВт і більше; К, К, (К) – інші несамохідні судна. – судно побудовано по Правилам і під технічним наглядом РУ; – судно побудовано по Правилам і під технічним наглядом РС; або – судно повністю або частково побудоване під наглядом і по правилам РУ або РС. Додаткові характеристики Категорія льодових підкріплень Ice 1, Ice 2, Ice 3 і т.д. Знак поділу на відсіки 1 – судно відповідає вимогам Правил до аварійної остійності судна при затопленні одного відсіку. Клас автоматизації АUT1 – без вахтове обслуговування АUT2 – з вахтовим в центральному посту управління Таким чином Клас судна згідно РС - КМ Ice3 АUT1 1 (container ship) Клас судна згідно РУ - КМ Ice3 АUT1 1 (container ship) Якщо у судна є обмеження по району плавання, то додатково після знаку поділу на відсіки ставляться наступні знаки: 1R1 – віддалення від місця сховища до 200 миль, при допустимій відстані між місцями сховища до 400 миль й хвилюванні з висотою хвилі 3% забезпеченості 8,5 м; 2R2 – віддалення від місця сховища до 100 миль, при допустимій відстані між місцями сховища до 200 миль й хвилюванні з висотою хвилі 3% забезпеченості 7,0 м; 3R2-RSN – змішане (ріка-море) плавання на хвилюванні з висотою хвилі 3% забезпеченості 6,0 м, з віддаленням від місця сховища: - у відкритих морях – до 50 миль при допустимій відстані між місцями сховища до 100 миль; - в закритих морях – до 100 миль при допустимій відстані між місцями сховища до 200 миль; 4R3-RSN – змішане (ріка-море) плавання на хвилюванні з висотою хвилі 3% забезпеченості 3,5 м, з віддаленням від місця сховища не більше 50 миль, з конкретними обмеженням по періоду року для кожного окремого басейну; R3 – прибережне, рейдове й портове плавання в межах, встановлених РУ або РС в кожному окремому випадку. Класифікаційні товариства інших країн дають своє, але подібне, позначення класу судна. 1.6 Основні елементи корпусу судна Корпус судна складається із набору і обшивки. Тисячі років наші предки будували судна з дерева. Спочатку виставляли (набирали) поперечні і поздовжні ребра жорсткості, а потім цей набор оббивали (обшивали) дошками для створення водонепроникності. Типовий поперечний переріз сучасного судна показаний на рисунку 2.2. Рисунок 2.2 – Поперечний переріз сучасного суховантажного судна Нижній горизонтальний елемент поперечного перерізу називається днищем. На переважній більшості транспортних суден з різних причин є ще один горизонтальний елемент, який називається другим дном. А разом їх називають подвійним дном. Всі інші горизонтальні елементи називаються палубами, якщо вони розташовані на всій ширині судна і на значній довжині, або платформами, якщо вони розташовані на частині ширини або довжини судна. Крайні повздовжні вертикальні елементи називаються бортами Внутрішні повздовжні вертикальні елементи називають поздовжніми переборками. Якщо вертикальні елементи невеликі по ширині або по довжині, то їх називають поперечними або поздовжніми вигородками. По довжині судно ділиться на ряд відсіків поперечними елементами. Ці елементи в більшості випадків непроникні для води і називаються поперечними водонепроникними переборками. Для того, щоб людина не могла випасти за борт, вздовж бортів йде огорожа. Якщо суцільна – фальшборт, якщо з окремих стояків і натягнутих між ними тросів – леєр. Фальшборт на баці переходить в козирьок. Великі вирізи в палубах називаються люками, невеликі – горловинами. Великі вирізи в бортах називаються лацпортами. Кінцеві деталі в ДП: в носовій частині – форштевень. В кормовій частині – ахтерштевень. Ахтерштевень – найскладніша деталь корпусу. Округлення при переході від днища до борту називається скулою. Ребра поперечного набору називаються: - днищеве – флор; - бортове – шпангоут; - палубне – бімс. Якщо деякі шпангоути і бімси більші за розміром ніж сусідні, то їх називають рамними шпангоутами або рамними бімсами. Відстань між сусідніми шпангоутами називається шпацією. Рамні ребра повздовжнього набору називаються: - днищеве в ДП – вертикальний кіль; - днищеве бокове – днищевий стрингер; - днищеве крайнє – скуловий стрингер; - бортове – бортовий стрингер; - палубне – карлінгс. Коли ребра жорсткості по конструкції заломлюються,. то для більшої міцності в кутах встановлюють трикутні деталі – книці. Крайній коло борту лист настилу верхньої палуби – палубний стрингер. Самий верхній лист обшивки борту – ширстрек. Стовп (за звичай труба), що в деяких місцях підпирає палубу чи платформу – піллєрс. Огорожа люка – комінгс. Вертикальний стояк (зазвичай в ДП) зовні судна – щогла. Вікно на судні – ілюмінатор. Драбина любих видів – трап. Житлове приміщення – каюта. Якщо житлове приміщення для декількох чоловік і не зовсім комфортабельне – кубрик. Харчовий блок – камбуз. Приміщення для їжі та розваг офіцерського складу – кают-компанія. Туалет – гальюн. 1.7 Системи набору корпусу суден Корпус судна – це коробчаста балка з тонкими стінками і підкріпленнями, яка на кінцях під більш чи менш гострим кутом переходить в форштевень і ахтерштевень. Бортова зовнішня обшивка і всі суцільні поздовжні переборки утворюють стінки цієї коробчастої балки. Настил днища (включаючи скуловий пояс), настил другого дна і всі повздовжні елементи набору утворюють нижній поясок коробчастої балки. Суцільний палубний настил разом з неперервними комінгсами люків і всі інші неперервні повздовжні елементи головної палуби утворюють верхній поясок коробчастої балки. Верхній і нижній пояски сприймають нормальні розтягуючі і стискаючі зусилля від повздовжнього згинання судна. Стінки сприймають поперечні (перерізуючі) сили. Внутрішні підкріплення – це балки, розташовані паралельно, перпендикулярно чи під кутом до діаметральної площини (поздовжній і поперечний набори). Вони служать для сприймання і передачі місцевих навантажень (гідростатичні і гідродинамічні тиски, тиск вантажу, зусилля від швартових і т.і.) та для придання жорсткості верхньому і нижньому пояскам, а також запобіганню деформаціям зовнішньої обшивки. З незапам’ятних часів аж до початку 19 століття судна будувалися виключно з дерева. Спочатку з твердих порід дерева виготовлявся і встановлювався на стапелі кіль. Це вважалося, та й зараз вважається, початком будівництва судна. Відповідно до прийнятих обводів виготовлялися з дерева і прикріплювалися до кіля флори і шпангоути. Шпангоути лівого і правого бортів в місцях, де повинні бути палуби, з’єднувалися між собою бімсами. Під бімсами встановлювалися повздовжні балки (карлінгси), які через певний проміжок по довжині підпиралися вертикальними стійками – піллєрсами. Піллєрси в свою чергу опиралися на повздовжні балки днища – стрингери. Потім дошками відповідної товщини обшивалися борти і настилалися палуби. Таку систему набору корпусу потім назвали поперечною. Відстань між шпангоутами (шпацію) приймали 800-1000 мм. Майже нічого не змінилося, коли в кінці 19 століття металурги навчилися виробляти сталевий профільний прокат і з нього почали виготовляти балки набору судна. Через деякий час почали будувати судна виключно з заліза, а потім зі сталі. Росли розміри суден. Почали траплятися поломки (і не тільки з суднами), причиною яких стало те, що металева обшивка не може сприймати стискаючих зусиль, які виникають при прогині чи перегині судна. Це явище називається втратою стійкості. Щоб запобігти цьому запропонували підкріпляти обшивку днища і палуби повздовжніми ребрами жорсткості, а флори і бімси ставити рідше. Так виникла повздовжня система набору корпусу судна. При повздовжній системі набору бімси тримають на собі настил палуби і вантаж, що лежить на ній. Повздовжні підпалубні балки проходять через рамні бімси і опираються на них. Розміри бімсів залежать від навантаження на них, довжини прольотів і відстані між бімсами. Окрім того бімси верхньої палуби в середній частині судна повинні мати відповідну жорсткість, щоб при стискаючих напруженнях від загального згину запобігти деформації всієї палуби. Повздовжня система набору судна при будівництві значно складніша, ніж поперечна. Тому її стали робити тільки в найбільш напружених частинах корпусу судна – верхній палубі, днищі і другому дні. А на бортах оставили поперечну систему. Цю систему набору назвали змішаною. В наш час при будівництві суден в залежності від довжини застосовують всі три системи набору. Для невеликих суден довжиною 60-80 м застосовують поперечну систему набору. Для суден довжиною 80-200 м застосовують змішану систему набору. Для суден довжиною більше 200 м застосовують повздовжню систему набору. На рис. показана повздовжня система набору сучасного суховантажного судна. На вибір системи набору впливають тип і призначення судна. Значний вплив має дедвейт, необхідний об’єм трюмів, кількість палуб, швидкість судна. Впливають також обмеження по довжині, висоті і осадці, пов’язані з розмірами стапельних місць, де будуються судна, з розмірами шлюзів, висотами мостів і глибинами фарватерів в місцях, де буде експлуатуватися судно. Впливає на систему набору необхідність вирішення спеціальних задач (наприклад, буксирних чи криголамних робіт). На систему набору впливають співвідношення головних розмірів, коефіцієнтів повноти. Тому дуже часто приймають компромісні рішення. В носовій і кормовій кінцівках судна майже виключно застосовується поперечна система набору, як найбільш проста. Бо в кінцівках судна напруження від загального згину значно менші, ніж в середній частині. 1.8 Суднові пристрої 1.8.1 Рульовий пристрій Рульовий пристрій призначений для зміни напрямку руху судна. До складу рульового пристрою входять: - руль(кермо), який служить для зміни курсу судна; - рульовий привод, який з’єднує руль з рульовою машиною; - рульова машина – двигун (в більшості випадків гідравлічний), який забезпечує роботу рульового приводу; - система управління рульовою машиною, яка відповідним чином зв’язує штурвал на ходовому містку з рульовою машиною. Руль встановлюють в кормовій кінцівці судна. Руль складається з наступних частин: 1) пера-площини, при повороті якої в сторону від діаметральної площини судно змінює напрям руху; 2) баллера – вала, прикріпленого до пера руля, з допомогою якого повертається перо руля. Рисунок – Рульовий пристрій 1 – перо руля, 2 – баллер, 3 – румпель, 4 – рульова машина, 5 – гельмпортова труба, 6 – з’єднання баллера з рулем, 7 – ручний привід. На сучасних суднах рулі бувають балансирні і напівбалансирні. В балансирних вісь повороту проходить близько до середини площі пера. Цим самим зменшується величина крутного моменту, який треба прикласти до баллера, щоб повернути перо на певний кут і втримувати його в цьому положенні. Відповідно зменшується і потужність рульової машини. За способом прикріплення руля до корпусу рулі діляться на звичайні, підвісні і напівпідвісні. Основою пера руля є міцна вертикальна балка – рудерпіс. До рудерпіса приварюють горизонтальні ребра жорсткості і петлі. Рулі на морських транспортних суднах пустотілі і обтічні. В поперечному перерізі вони мають каплевидну форму. Каплевидна форма покращує управління судном. Вона також збільшує коефіцієнт корисної дії гвинта. Баллер – це прямий або трохи зігнутий вал, нижнім кінцем прикріплений до рудерпіса за допомогою фланців. Він через гельмпортову трубу і сальник входить в корпус судна. Вже в корпусі судна на баллер насаджені підшипники, які його утримують в вертикальному положенні і приймають на себе його вагу. На верхній кінець баллера насаджений румпель – одноплечий або двохплечий важіль, який є основною складовою рульового приводу. Румпель відповідним чином з’єднаний з рульовою машиною. Від надійної дії рульового пристрою залежить безпека судна. Тому окрім основного рульового приводу є ще запасний. Основний привод повинен забезпечити поворот руля на повному ходу судна з 35° одного борту до 30° другого борту за 28 секунд. Запасний привод повинен забезпечити перекладку руля при половинній швидкості (але не менш як 7 вузлів) з 20° одного борту на 20° другого борту за 60 секунд. Якщо палуба румпельної знаходиться нижче літньої вантажної марки, то повинен бути ще й аварійний привід. Рульова машина – це двигун, який створює відповідне зусилля, щоб подолати опір води при перекладці руля. На сучасних використовують електрогідравлічні рульові машини. Рисунок 6.1 – Схема електрогідравлічної рульової машини суднах 1 – електродвигун, 2 – насос, 3 – трубопроводи, 4 – перепускний клапан, 5 – циліндр, 6 – плунжер, 7 – повзун, 8 – румпель, 9 – баллер В електрогідравлічних рульових машинах тиск робочої рідини (мінерального масла) створює зусилля на баллері руля. Система управління забезпечує зв'язок між постом управління (ходовою рубкою) і рульовою машиною. Якщо судно призначено для плавання в скрутних умовах, то для кращої маневровості використовують активні рулі, підрулюючі пристрої і гвинторульові колонки. Активний руль – це встановлений в пері руля невеликий гребний гвинт, який приводиться в дію електро - або гідродвигуном в спеціальній обтічній капсулі. Підрулюючий пристрій та гвинто-рульова колонка показані на рисунку 6.2. Рисунок 6.2 – Підрулюючий пристрій (а) і висувна гвинто-рульова колонка (б) 1.8.2 Якірний пристрій Якірний пристрій – це один з суднових пристроїв, призначений для утримання судна в певному місці водної акваторії. Якірний пристрій забезпечує судну необхідну нерухомість під час його стоянки на певній відстані від берега (на рейді, у відкритому морі, на річці, в затоці) шляхом закріплення судна за ґрунт за допомогою якоря і якірного ланцюга. Окрім того якірний пристрій може використовуватися для зняття судна з мілини, сприяти управлінню судном в важких умовах плавання. Судно стає на якір з різних причин. Це може бути відсутність місця під завантаження, відсутність вантажу, проходження карантину, незначний ремонт і т.і. На кожне судно, яке стоїть на якорі, діють сили від течії води на підводну частину судна та від вітру на надводну, а також сили інерції від хитавиці. Основний якірний пристрій розташований в носовій частині судна, допоміжний – в кормовій. Якірний пристрій складається з наступних основних частин: - якоря; - якірного ланцюга, який з’єднує якір з судном для передачі утримуючої сили якоря судну; - якірних і палубних клюзів – направляючих пристроїв в корпусі судна, в яких ковзає якірний ланцюг під час свого руху; - стопорів – пристроїв, які утримують натягнутого ланцюга в нерухомому стані; - якірних машин (брашпилів або шпилів) – механізмів, за допомогою яких випускається чи втягується якірний ланцюг. Рисунок … – Носовий якірний пристрій 1 – якірно-швартовна лебідка (брашпіль), 2 – стопор якірного ланцюга, 3 – труба якірного клюзу, 4 – якір, 5 – якірна ніша, 6 – цепний ящик, 7 – пристрій для закріплення якірного ланцюга (жвака-галс), 8 – ланцюгова труба. Якір – це металеве тіло, яке після скидання з судна занурюється в ґрунт і разом з якірним ланцюгом утримує судно в заданому місці. За призначенням якоря діляться на станові і допоміжні. Станові утримують судно в заданому місці. Кількість і маса якорів вибираються по певним правилам в залежності від розмірів судна. За звичай їх два в носу судна і один в кормі. Є ще запасний якір, який закріплений на палубі бака. Існує велика кількість типів якорів. Найбільш поширений якір – якір Холла, конструкцію якого кожен курсант може розглянути самостійно біля корпусів академії. Якір литий. Складається з веретена і поворотних лап. З’єднується з ланцюгом за допомогою якірної скоби. Швидко і просто вибирається, завжди готовий для віддачі, надійний по своїй конструкції. Утримуюча сила якоря приблизно дорівнює його п’ятикратній вазі. Рисунок … – Типи якорів a, b – шток-анкер, с – якір Тротмана, d – якір Холла, е – якір Грузона, f – якір Шпека, g – кліперський якір з штоком і поворотними лапами (якор Мартина), h – грибовидний «мертвий якір», i – дрек, «кішка», j – плавучий якір. Якірний ланцюг забезпечує гнучкий зв’язок між судном і якорем. Якірний ланцюг, завдяки своїй великій вазі, провисає і тим самим сприяє поглинанню динамічних зусиль, які виникають при хитавиці судна і при раптових поривах вітру. Окрім того ланцюг не заплутується, менше стирається. Суднові якірні ланцюги складаються з окремих видовжених кілець з розпірками (контрфорсами) або без них. Кільця з’єднані в окремі куски (змички) довжиною приблизно 25 метрів кожна. Ці куски з’єднуються між собою спеціальними роз’ємними кільцями. Загальна довжина якірного ланцюга може коливатися від 100 до 600 метрів. Якірний ланцюг прикріплюється до якоря за допомогою якірної скоби. Для запобігання скручуванню ланцюга в складі якірного ланцюга є вертлюги. Рисунок … – Якірні ланцюги 1 – кільце, 2 – контрфорс, 3 – кінцеве кільце, 4 – з’єднуюча скоба, 5 – вертлюг, 6 – якірна скоба, 7 – скоба якоря. Якірні ланцюги характеризуються своїм калібром – діаметром прутка якірного кільця. Якірні ланцюги зберігаються на судні в спеціальних ланцюгових (цепних) ящиках. До корпусу судна кінець якірного ланцюга прикріплюється за допомогою спеціального пристрою – жвака – галса. Цей пристрій має дистанційний привід управління, розташований в доступному місці, за допомогою якого в разі крайньої необхідності можна від’єднати якірний ланцюг від судна і скинути його в воду. Якірні клюзи – це труби спеціальної конструкції, вварені в корпус, які забезпечують безперешкодний прохід якірного ланцюга при підніманні і опусканні якоря. В клюзах також знаходяться якорі, коли судно рухається. Якірні ланцюги втягують в судно (піднімають якір) за допомогою спеціальних машин-лебідок. Якщо вісь кулачкового барабана, який захоплює кільце ланцюга, горизонтальна, то машина називається брашпилем, якщо вертикальна – шпилем. Машини приводяться в дію гідравлічним або електричним двигуном. До складу якірного пристрою входять також якірні стопори, призначені для утримання якоря в похідному положенні і для запобіганню передачі зусиль від відданого якірного ланцюга на якірні механізми. 1.8.3 Швартовний пристрій Швартовний пристрій призначений для закріплення судна до причалу, до борту іншого судна, до рейдової бочки і т. ін. Найбільш розповсюджений спосіб швартовки транспортних суден до причалу – бортом. Якщо на судні не проводяться вантажі операції і мало місця біля причалу, то судно швартують до причалу кормою. Рисунок … – Швартовка судна біля пірсу 1 – брашпіль зі швартовними барабанами, 2 – кнехт, 3 – швартовна лебідка, 4 – швартовний клюз, 5 – кіпова планка. 6 – швартовний шпіль, 7 – кормовий повздовжній швартов, 8 – кормовий притискуючий швартов. 9 – кормовий шпринг, 10 – носовий шпринг, 11 – носовий притискуючий швартов, 12 – носові повздовжні швартови. До складу швартовного пристрою входять: - швартови – стальні, синтетичні або рослинні троси, за допомогою яких судно закріплюється при швартовці; - легкості – тонкі троси для передачі важких тросів з судна на берег (або навпаки), щоб підтягти судно до причалу; - кнехти – відлиті або зварені тумби для закріплення на них швартовних тросів; - кіпові планки – спеціальні скоби з роликами (роульсами) або без них, які фіксують напрям проходження тросу і запобігають його перетиранню в місцях, де немає фальшборту; - швартовні клюзи – відлиті або зварені кільця, вварені в фальшборт, через які пропускається швартовний трос, щоб фіксувати його напрям і запобігти його перетиранню; - швартовні механізми – пристрої, які підтягують судно (брашпиль в носовій частині судна, шпиль або швартовна лебідка в кормовій); - в’юшки – спеціальні барабани, на яких намотані швартовні троси, коли вони не використовуються. В наш час в більшості випадків використовуються синтетичні швартови. Вони легкі, гнучкі, міцні, пружні (гасяться ривки). Недоліки синтетичних швартових – оплавляються при терті, руйнуються на сонці, при розриві виділяють колосальну кінетичну енергію, що дуже небезпечно для швартувальників. Для попередження іскроутворення їх пропитують морською водою. Рослинні швартови зараз майже зовсім не використовуються. Стальні швартови більш важкі і жорсткі. Вони теж використовуються вкрай рідко. Швартови на забортному кінці мають петлю – огон, який накидають на береговий пал. По похідному швартови зберігаються на вюшках, барабанах автоматичних швартовних лебідок та на банкетках. Банкетки – це решітчасті дерев’яні площадки, на яких зберігаються швартови, звернуті в бухти. 1.8.4 Буксирний пристрій Буксирний пристрій – це комплекс деталей і механізмів, який дає можливість судну буксирувати другі судна (або інші плавучі об’єкти) або йти на буксирі самому. До складу буксирного пристрою входять: - буксирні троси; - буксирні кнехти; - буксирні клози; - в’юшки і банкетки для зберігання буксирних тросів. Окрім перерахованого при буксируванні суден використовуються єлементи якірного і швартовного пристоїв (шпілі, якорні ланцюги, кнехти і т.і.). Є три основні способи буксировки: в кільватер, лагом і штовханням. Буксировка в кільватер може здійснюватися на довгому і короткому канатах. Перший спосіб застосовують в морі, другий – в скрутних умовах. При проводці судна за криголамом в важких льодових умовах судно буксирують в кільватер впритул. Для цього в кормі криголама є спеціальне заглиблення для форштевня. Буксировка лагом здійснюється тільки при складних умовах в портах або на річках, бо при цьому зменшується опір судна (не відштовхує судно – буксировщик потік води від гвинта). Для з’єднання суден використовують швартовні пристрої обох суден. Буксировку штовханням здійснюють в основному на річках при буксировці несамохідних барж. Буксирні пристрої морських транспортних суден передбачають тільки буксировку в кільватер. Для цього в носу і в кормі судна встановлені спеціально підсилені кнехти. Для проходження буксирного тросу в носу передбачений спеціальний буксирний клюз, використовують клюзи швартовного пристрою. в кормі зазвичай До складу буксирних пристроїв спеціальних буксирних суден (буксирів) додатково входять буксирні лебідки, гаки, буксирні дуги і арки, спеціальні захисні конструкції в разі обриву буксирного тросу, линеметальні апарати та інші елементи. По периметру буксирів встановлені міцні привальні бруски (по рос. брусья) та міцні кранці для запобіганню пошкодженням судна і буксира. Рисунок 6.2 – Буксирний пристрій судна 1 – палубні клюзи, 2 – буксирний трос. 3 – шкентелі, 4 – скоби, 5 – обухи. 1.8.5 Вантажні пристрої Вантажні пристрої – це комплекс конструкцій і механізмів, що призначені виконувати вантажно-розвантажувальні роботи силами екіпажу судна. Кількість вантажних пристроїв і їх тип визначаються багатьма факторами: призначенням судна, його розмірами, районом плавання, характером майбутнього вантажу. Ті судна, які повинні виконувати вантажні операції на рейдах чи в портах, що не мають кранового обладнання, повинні мати відповідні вантажні пристрої. Найбільш потужні вантажні пристрої повинні бути на суховантажних суднах. До їх складу входять вантажні стріли, крани, люкові закриття і засоби трюмної механізації. Судна з горизонтальним способом обробки (РоРо) обладнуються апарелями, міжпалубними ліфтами і підйомниками; на ліхтеровозах встановлюють спеціально розроблені козлові крани. Саморозвантажувальні судна для перевезення сипучих вантажів мають стрічкові (по рос. ленточные) транспортери, елеватори і інші спеціальні пристрої. Основними вантажними пристроями наливних суден є насоси та трубопроводи. Вантажні пристрої сучасних морських суден можуть бути як періодичної так і безперервної дії. До перших відносяться стріли і крани, до другої – транспортери, елеватори і насоси. Вантажні стріли – це примітивні відносно дешеві вантажні крани. Вони встановлюються на щоглах або вантажних колонах. Діляться на легкі (вантажопідйомністю до 10 т) і важковагові. Вантажопідйомність «важковаговиків» може доходити до 200-300 т. Рисунок 6.3 – Схема Рисунок 6.4 – Схема легкої вантажної стріли важковагової стріли 1 – вантажна колона, 2 – легка стріла, 1 – щогла, 2 – стріла, 3 – лебідка 3 – стріла-важковаговик, 4 – лебідка На сучасних суднах встановлюють вантажні крани, як більш продуктивні. Найбільш розповсюджені крани вантажопідйомністю до 25 т. В залежності від приводу крани діляться на електричні, електрогідравлічні і гідравлічні. Рисунок 6.5 – Судновий вантажний кран 1 – колона, 2 – поворотна площадка з приводними механізмами, 3 – механізм зміни вильоту стріли, 4 – механізм підйому і опускання вантажу, 5 – кабіна поста керування, 6 – відтяжка стріли, 7 – вантажний шкентель, 8 – стріла, 9 – гак з противагою і вертлюгом. На суднах з горизонтальною обробкою вантажів (Ро-Ро) використовують спеціальні пристрої – забортні апарелі. Це своєрідні мости, які забезпечують проїзд самохідної техніки з берега на судно і в зворотному напрямі. Довжина апарелей може досягати 50 м, ширина 10 м. Апарелі можуть встановлюватися в носовій кінцівці судна, в кормі або в борту судна. Бортові апарелі виконують також функції лацпортів, що закривають вирізи в борту судна в похідному положенні. Апарелі можуть бути поворотними. В цьому випадку їх встановлюють в кормі. Це дозволяє завантажувати судно, яке пришвартоване до пірсу як бортом, так і кормою. Вантажні пристрої неперервної дії використовуються при перевезенні сипучих вантажів. Це стрічкові транспортери і елеватори. Перші переміщують вантаж в горизонтальному напрямі, другі – в вертикальному. Рисунок 6.6 – Схема вантажного пристрою саморозвантажувального судна 1 – днищевий транспортер, 2 – елеватор, 3 – виносний транспортер 1.8.6 Закриття вантажних люків Для завантаження (вивантаження) вантажів в трюми на верхній палубі суховантажних суден зроблені вантажні люки. Це великі отвори, які по периметру огороджені вертикальним поясом – комінгсом з товстолистової сталі висотою від 0,8 до 2 м. Вантажні люки обладнані міцними водонепроникними закриттями,. Люкові закриття можуть здійматися, відкочуватися, відкидатися і намотуватися. На більшості сучасних суднах люкові закриття механізовані і ручна праця при їх закритті зведена до мінімуму. Рисунок … – Відкидне люкове закриття Механізовані люкові закриття швидко і безпечно закривають чи відкривають люк за допомогою спеціального гідравлічного приводу. Найбільш розповсюджені механізовані люкові закриття системи Мак-Грегор. Зараз на багатьох суднах ставлять люкові закриття понтонного типу, які здіймають і ставлять портовими кранами або спеціальним козловим краном, який пересувається вздовж судна. 1.8.7 Рятувальні засоби Рятувальні засоби призначені для порятунку екіпажу і пасажирів з аварійного судна, а також для надання допомоги людям з інших суден, які потрапили в біду. Причини аварійної ситуації можуть бути самими різними: пожар, посадка на мілину, пробоїна і таке інше. Тому рятувальні засоби повинні не тільки забезпечити евакуацію людей з аварійного судна при несприятливих умовах (наприклад, горіння нафтопродуктів на поверхні води), але й створити умови для нормального перебування в них на протязі певного часу. Всі морські судна повинні мати рятувальні засоби згідно з Міжнародною конвенцією по охороні людського життя на морі (СОЛАС 74/83) і розробленими на її основі Правилами класифікаційних товариств. Всі рятувальні засоби діляться на дві категорії: індивідуального і колективного використання. Індивідуальні рятувальні засоби призначені для короткочасної підтримки людини на плаву. Короткочасної тому, що навіть в достатньо теплі воді (20°С) людина від переохолодження втрачає свідомість через 2-2,5 години а смерть може настати через 8-10 годин. При температурі 10°С цей час відповідно зменшується до 0,5 і 1-1,5 години. До індивідуальних засобів рятування відносять рятувальні круги, жилети, нагрудники, костюми – комбінезони, що деякий час запобігають переохолодженню людини. Основним рятувальним засобом колективного використання є шлюпочний пристрій, до якого входять шлюпки і катери, а також механізми для їх спускання і підіймання. Окрім того для колективного використання служать рятувальні плоти. Їх встановлюють там, де немає пристроїв для спуску суден (наприклад, в носовій частині судна). На морських суднах всіх призначень повинна бути як мінімум одна моторна (чергова) шлюпка зі швидкістю пересування 4-6 вузлів, яка повинна бути готова для негайного використання в випадку падіння людини за борт. Число місць в рятувальних шлюпках на пасажирських суднах повинно бути не менше числа пасажирів і команди разом, на вантажному – з кожного борту не менше 100% команди. Типи рятувальних шлюпок показані на рисунку 7.1. Рисунок 7.1 – Рятувальні шлюпки: а – відкрита гребна (дерев’яна, металева або пластмасова), б – закрита моторна, в – закрита пластмасова, г – танкерна, д – закрита танкерна моторна, е – розріз закритої моторної шлюпки, ж – шлюпка, яку скидають. На рисунку: 1 – кришки, 2 – люк східний, 3 – люк – вікно, 4 – леєр рятувальний, 5 – рульова рубка, 6 – вентиляційна головка, 7 – кидальний кінець, 8 – пристрій для підйому шлюпки, 9 – рундук, 10 – двигун. 1.8.8 Суднові щогли Щогли (по рос. мачта) на сучасних суднах призначені для розміщення на ньому засобів сигналізації та зв’язку а також державного прапора. Окрім того вони ще служать громовідводами. Якщо на судні є декілька щогл, то перша щогла з носу має назву фок, друга – грот, якщо є третя – бізань. Щогли та інші подібні конструкції виготовляють за звичай зі стальних труб. Їх називають рангоутом. Перпендикулярно до щогли кріплять горизонтальний рангоут – реї. Якщо рангоут нахилений до щогли на 45°, то його називають гафель. Реї і гафелі служать для піднімання сигнальних прапорців, сигнальних фігур та сигнальних вогнів. Для обслуговування вогнів на верхній частині щогли є площадка, яку називають салінгом. Вище салінгу або реї розташована стеньга. Троси, довжина яких не змінюється називають стоячим такелажем, якщо змінюється – бігучим. До стоячого такелажу відносяться ванти – троси, які підтримують щоглу з бортів. Троси, які підтримують щоглу повздовж судна, називають штагами. Щогли, які мають ванти і штаги називають вантовими, якщо не мають – безвантовими. На сучасних суднах майже немає вантових щогл, бо вони перешкоджають вантажним операціям. Верхній кінець щогли називають ноком, нижній – шпором. Вантажні щогли несуть на собі вантажні стріли та інші вантажопідйомні пристрої і одночасно можуть виконувати всі функції щогл. По конструкції вантажні щогли розділяються на одиночні, П – подібні, Л – подібні і триногі До щогл відносяться флагшток і гюйсшток. перший в кормі для закріплення державного прапора, другий – на носі судна для закріплення якорного сигналу. Рисунок 8.1 – Схема одиночної щогли 1 – подвійне дно, 2 – степс, 3 – партнерс, 4 – рея, 5 – стеньга, 6 – клотік, 7 – ванти, 8 – щогла, 9 – верхня палуба, 10 – штаг-карнак, 11 – штаг. 1.8.9 Марки заглиблення. Вантажна марка Марки заглиблення – вертикальні шкали, які наносяться з обох бортів судна втрьох місцях судна – в районі форштевня, ахтерштевня і на міделі. відмічаютья арабськими цифрами висотою 10 см по вертикалі. Проміжок між цифрами також 10 см. Цифри позначають заглиблення судна – відстань від діючої ватерлінії судна до зовнішньої поверхні горизонтального кіля або постійних конструкцій, які розташовані нижче основної площини (ОП). В останньому випадку осадка судна буде меншою на відстань по вертикалі від внутрішньої поверхні горизонтального кіля до зовнішньої поверхні конструкції, розташованої нижче основної площини. Вантажна марка – знак граничної осадки, лінії якого наносяться на обох бортах судна в районі міделя поруч з маркою заглиблення. Вантажна марка зображена в вигляді круга (Круг Плімсоля), що перерізаний посередині лінією, яка показує найбільш у допустиму осадку суда в морській воді в літній час в зоні помірного клімату. Поруч з Кругом Плімсоля розташована вертикальна лінія, до якої справа і зліва примикають горизонтальні лінії. Зліва показують граничну осадку в прісній воді в помірному кліматі (букви П або F) і в прісній воді в тропіках (ТП або TF). Справа – в морській воді літом в тропіках (T), в морській воді літом в (Л або S), в морській воді зимою(З або W), в морські воді зимою в Північні Атлантиці (ЗСА або WNA). Остання наноситься на суднах довжиною менше 83 м. Якщо на борту судна нанесені тільки знак вантажної марки і прісна (П або F) марка – то це судно з надлишковим надводним бортом. Якщо судно перевозить лісоматеріали, то на борт додатково по другий бік від знаку вантажної марки наносять лісові марки заглиблення з додаванням позначки Л або L (LS, LT і т.д.). Рисунок – Вантажна марка судна, нагляд за яким здійснює Російський морський Регістр судноплавства Цифри, лінії і букви вирізають з листової сталі, приварюють до корпусу судна і фарбують світлою фарбою. 1.9 Суднові енергетичні установки Суднова енергетична установка – це комплекс машин, механізмів, теплообмінних апаратів, джерел енергії з пристроями та системами для забезпечення руху і постачання енергії для всіх механізмів, пристроїв та систем судна. 1.9.1 Головна енергетична установка Головна енергетична установка – це складова частина суднової енергетичної установки, яка призначена для забезпечення руху судна. Основні характеристики головної енергетичної установки – потужність, маса, габарити, витрата палива, час підготовки до дії, шумність і т.п. Основні складові головної енергетичної установки – головний двигун, валопровід і рушій. Перший головний двигун, який з’явився на початку 19-го століття – парова машина. Перший рушій – гребні колеса. Тепер їх можна бачити тільки на фотографіях. Останній пасажирський пароплав на Дніпрі з паровою машиною і гребними колесами був списаний на металобрухт в 1980 році. Зараз головними двигунами на морських суднах і військових кораблях є двигуни внутрішнього згорання, парові і газові турбіни, електродвигуни. Найчастіше на морських суднах використовуються двигуни внутрішнього згорання – дизелі, як найбільш економічні. Вони діляться на мало, середньо і високооборотні. Мало оборотні суднові дизелі використовуються переважно на великих транспортних суднах. Потужність їх доходить до 80000 кВт. Найбільш потужним на даний час вважається дизель Wartsila – Sulzer 14RTA 96-C потужністю 108920 к.с. при 103 об./хв., побудований в Фінляндії в 2002 році. Середньо оборотні суднові дизелі потужністю до 13000 кВт і 300-500 об./хв. використовуються на суднах середніх розмірів вкупі з гвинтами регульованого кроку (ВРШ). Високо оборотні суднові дизелі потужністю до 2000 квт і більш ніж 500 об./хв. використовуються на малих суднах. А також як двигуни дизельгенераторів. Валопровід – це комплекс пристроїв. механізмів і з’єднань, призначених для передачі крутного моменту від головного двигуна до рушія та упора від рушія на корпус судна. До складу валопроводу входять гребний вал, проміжні вали, упорний вал, опорні підшипники, упорний підшипник, дейдвудний пристрій. Гребний вал – це кінцевий вал валопроводу, призначений для закріплення на ньому гребного гвинта. Виготовляється із вуглецевої або легованої сталі. Для покращення якості на великих суднах кований. Проміжні вали (якщо вони є) – з’єднують між собою за допомогою фланців чи муфт гребний і упорний вали. Опорні підшипники служать опорами для валів. Упорний вал і упорний підшипник служать для передачі упору від гребного гвинта на корпус судна. Дейдвудний пристрій служить опорою для гребного вала і ущільнює місце виходу гребного вала з корпусу судна. Під час руху судна на валопровід діє крутний момент від головного двигуна на гребний гвинт, сили упору гвинта та вага валів та гребного гвинта Як рушії на транспортних суднах використовуються гребні гвинти – фіксованого кроку (ВФШ) і регульованого кроку (ВРШ). Перші – деталь, другі – механізм. Перші – на великих транспортних суднах, другі – на середніх і малих. Перші мають більш великий к.к.д. і більш надійні. Другі дозволяють використовувати значно дешевші в виготовленні нереверсивні дизелі. Судно з ВФШ, заходячи в порт, повинно глушити головний двигун і користуватися в подальшому послугами портових буксирів. Судно з ВРШ при працюючому двигуні може рухатися вперед чи назад і стояти на місці. 1.9.2 Електроенергетична установка Суднова електроенергетична установка складається з комплексу обладнання, призначеного для перетворення енергії палива в електричну (дизель-генератори), розподіл її по судну (розподільчі пристрої і суднові сіті) і перетворення в інші види – теплову, механічну, світлову, хімічну, електричну з іншими параметрами. Основні риси суднової електроенергетичної установки – надійність і автоматизація. Автоматизація забезпечується дистанційним або автоматичним пуском дизель-генераторів, автоматичною синхронізацією генераторів, автоматизацією роботи окремих механізмів і пристроїв, автоматизацію режимів роботи електростанції відповідно до режимів експлуатації судна. 1.9.3 Допоміжна енергетична установка Допоміжна енергетична установка призначена для постачання пари всім механізмам і системам, які є на судні. Вона забезпечує роботу головної енергетичної установки та життєдіяльність на судні. Включає в себе допоміжний і утилізаційний котли. Допоміжний котел працює на стоянці судна або при певних режимах при русі, коли потрібна велика кількість пари. Утилізаційний котел використовує теплоту вихлопних газів і забезпечує судові потреби парою при роботі головного двигуна. На деяких суднах пара від утиль котла приводить в дію парогенератор, який виробляє електроенергію для судових потреб. 1.10 Суднові системи 1.10.1 Загальні положення Cудновою системою називають мережу трубопроводів з арматурою, обслуговуючими їх механізмами, апаратами і приладами, призначену для виконання певної загальносуднової мети. Як правило по суднових системах переміщується рідина (вода, нафта і нафтопродукти, різні масла) або газ (повітря, вуглекислий газ, азот). Труби для трубопроводів частіше всього бувають із сталі. Для покращення корозійної стійкості труби оцинковують як ззовні, так і з середини. Є й інші способи захисту труб від корозії: лакофарбові покриття, покриття пластиком, протекторний захист, катодний захист. Більшість труб систем з’єднують між собою зварюванням. Окрім зварювання окремі ділянки труб з’єднують з допомогою фланців, муфт. Бувають дюритові з’єднання, коли на кінці труб натягують короткі гумові чи пластмасові шланги і обтискують їх хомутами. Арматура – це всілякі клапани, засувки, захлопки, крани, фільтри, трійники, хрестовини, це приймальні коробки, стічні колодязі і т. п. Механізми суднових систем – це насоси (поршневі, відцентрові, пропелерні, ежекторні), вентилятори, компресори всіляких типів, це двигуни (електричні, гідравлічні, теплові), це сепаратори. Труби і арматуру класифікують за умовним проходом – 15 мм (1/2 дюйма), 20 мм (3/4дюйма), 30 мм (дюйм) і т. д. Апарати суднових систем – це підігрівачі, охолоджувачі, які в більшості випадків являють собою велику кількість трубок, закріплених в трубних дошках. Прилади – це контрольно-вимірювальна апаратура, яка показує тиск і температуру рідини чи газу а також рівень рідини. Рисунок – Клапан 1 – корпус, 2 – прокладка, 3 – кришка, 4 – маховик, 5 – шток, 6 – втулка сальника, 7 – набивка, 8 – стопорне кільце, 9 – шайба, 10 – тарілка. Рисунок – Кран: 1 – ключ (рукоятка), 2 – втулка сальника, 3 – набивка сальника, 4 – пробка, 5 – корпус Рисунок – Клинкет Суднові системи Рисунок – Бортова захлопка поділяються на загально суднові, системи енергетичної установки і спеціальні системи нафтоналивних суден. До загально суднових систем відносять: трюмні (осушувальна, водовідливна, спускна і перепускна, кренова, диферентна, баластна, повітряних труб, вимірювальних труб), штучного мікроклімату (вентиляції, опалення і кондиціювання повітря), санітарні (холодної і гарячої води, стічно-фанова), протипожежні (сигнальна, водяна протипожежна, спринклерна, парова протипожежна, вуглекислотна протипожежна, піногасіння). Системи енергетичної установки – паливна, масляна, охолоджувальна, стисненого повітря, повітряно-газова, конденсатна та живлення. Спеціальні системи нафтоналивних суден – вантажна, зачистна, підігріву в’язких нафтопродуктів. мийки танків, інертних газів. Основні вимоги до всіх суднових систем – висока надійність, корозійна стійкість, висока ступінь автоматизації і механізації. 1.10.2 Трюмні системи Осушувальна (зачисна) система призначена для видалення за борт води, яка якимось чином потрапила в суднові приміщення. При експлуатації судна в трюми і інші приміщення може попадати вода. Моряки називають її «л’яльною» водою. Вона видаляється за борт за допомогою осушувальної системи. В кожному трюмі в кормовій частині з правого і лівого борту є «л’яльні» колодязі нижче другого дна. Судно за звичай має диферент на корму і вода, яка якимось чином потрапила в приміщення, стікає в ці колодязі. Колодязі системою труб з запорними клапанами з’єднані з насосом. Осушувальна система може використовуватися для аварійного відкачування води з трюму у випадку порушення водонепроникності корпусу. Приймачі води в «л’яльних» колодязях повинні вибирати воду при крені до 15´ і диференті до 5´. Для запобіганню забруднення моря вода з «л’яльних» колодязів повинна відкачуватися в спеціальні відстійні цистерни і тільки після очищення видалятися за борт. Водовідливна система призначена для видалення великої кількості води, яка попала в приміщення судна внаслідок аварії, яка спричинила порушення водонепроникності корпусу. Воду відкачують після того, як пробоїна якимось водовідливної чином системи закладена. виконує На більшості осушувальна суден система. функції Спеціальні водовідливні системи є на буксирах – рятувальниках і протипожежних рятувальних суднах. Спускна і перепускна система призначена для спускання води з приміщень, які не мають осушувальних чи водовідливних засобів. Це сукупність труб і арматури, через які вода попадає в ті приміщення, де є приймальні колодязі осушувальної системи. Спускна і перепускна система є частиною водовідливної системи Кренова система призначена для усунення крену судна, який виник внаслідок неправильного завантаження судна, нерівномірної витрати запасів палива, води і масла, заповнення водою деяких відсіків при аварії, завантаження і вивантаження важких вантажів і т.і. Для розміщення баласту кренової системи використовують спеціальні незалежні цистерни, розташовані якомога ближче до бортів і дна судна, а також до центра тяжіння судна, щоб при прийманні забортної води не змінювався диферент судна. Диферентна система призначена для зміни диференту судна перекачуванням аби прийманням води в цистерни, розташовані в кінцівках судна. Баластна система – це система, яка призначена для цілеспрямованої зміни посадки і остійності судна шляхом приймання, видалення або перекачки водяного баласту. Водяний баласт приймається самопливом в спеціальні баластні цистерни, які розташовані в подвійному дні або в подвійних бортах судна. Об’єм їх дуже великий, може становити на великих суднах декілька десятків тисяч тон. Приймають водяний баласт через спеціальні кінгстони, розташовані нижче ватерлінії. Баластна система виконується по централізованому принципу. В машинному відділенні розташовані клапанні коробки, від яких до кожної баластної цистерни йде окрема труба, через яку цистерна заповнюється або осушується. В баластній системі використовується арматура, яка допускає рух води в обох напрямах. Труби сталеві, оцинковані, діаметром 50-200 мм. Труби розташовують в міждонному просторі. Приймач трубопроводу розташовують в самому низькому місці цистерни. На кінці труби встановлюють конусоподібний розтруб. Для видалення баласту за борт використовують відцентрові насоси великої продуктивності (до 1000 м3/год.). Відцентрові насоси по своїй конструкції і принципу дії не можуть повністю відкачати воду з баластних цистерн. Тому для остаточного видалення баласту використовується зачисна система Система повітряних труб з’єднує цистерни з атмосферою і призначена для виходу повітря при заповненні цистерн (і навпаки). Для кожної цистерни є своя труба діаметром не менше 50 мм. Нижній кінець в самому вищому місці цистерни, верхній – не менше ніж на 600 мм вище верхньої відкритої палуби і закінчується спеціальною головкою, яка унеможливлює попадання води всередину труби. Система вимірювальних труб забезпечує визначення кількості рідини в цистернах. Вимірювальна труба повинна бути прямою, щоб вільно опускалася гиря метрштока (або футштока). Нижній кінець труби закінчується денцем, яке не доходить на декілька міліметрів до дна цистерни. В трубі зроблені прорізи, щоб вільно заходили в неї рідина. Верхній кінець виходить на відкриту палубу і закінчується втулкою з пробкою, що загвинчується. Пробка бронзова, щоб не було іскри при загвинчуванні. 1.10.3 Системи штучного мікроклімату В усіх приміщеннях морського судна необхідно підтримувати певні температуру і вологість повітря. Для цього існують системи штучного мікроклімату. До систем штучного мікроклімату відносять системи вентиляції, обігріву і кондиціювання повітря. По трубах систем штучного мікроклімату переміщується в великих кількостях повітря з тиском, трохи більшим від атмосферного. Тому труби в цих системах зроблені з оцинкованої жесті і в поперечному перерізі прямокутні. Їх називають вентиляційними каналами. Система вентиляції призначена для постачання свіжим повітрям відповідних приміщень судна. Як правило повітря в приміщення подається по трубах відцентровими або осьовими вентиляторами. Інтенсивність вентиляції оцінюється кількістю обмінів повітря за певний проміжок часу. Вентиляція суднових приміщень може бути природною або штучною. При природній вентиляції свіже повітря в провітрювані приміщення приходить за рахунок вітру, який дує ззовні, або за рахунок тяги, яка виникає при русі судна. При штучній вентиляції повітря подається в провітрювані приміщення вентиляторами. Системи обігріву суднових приміщень бувають різні. Це і обігрів парою, і обігрів гарячою водою (як в житлових домах), обігрів з використанням електроенергії і обігрів гарячим повітрям. Але найчастіше обігрів взимку і охолодження влітку житлових і службових приміщень на суднах здійснюється системою кондиціювання, яка призначена для створення в житлових і службових приміщеннях судна комфортних умов для перебування екіпажу. На судні встановлений кондиціонер відповідної потужності, який очищає повітря, зволожує при необхідності, нагріває чи охолоджує, і через систему вентиляційних труб подає в житлові і службові приміщення. 1.10.4 Санітарні системи Системи побутового водопостачання – це незалежні системи питної, прісної миттєвої (холодної і гарячої) і побутової забортної води. Вода для систем зберігається в спеціальних цистернах (не менше двох) і подається в системи за допомогою насосів. Питна вода подається на камбуз, до кип’ятильників а також до умивальників. В лазнях і пральних приміщеннях використовують прісну воду для миття. Забортна гаряча і холодна вода підводиться до туалетів. Забортна вода використовується також для живлення опріснювальних установок. Тиск в системах підтримується за допомогою пнемо цистерн. Стічно-фанова система призначена для видалення грязьових вод і нечистот в спеціальні відстійники, а потім за борт. Розміри труб стічнофанової системи і її конструкція повинні бути такими, щоб нечистоти вільно і швидко проходили в відстійники. 1.10.5 Протипожежні системи Протипожежні системи поділяють на водяні, парові, газові і пінні. Водяна протипожежна система – це основна протипожежна система, яка встановлюється на всіх морських суднах. До складу системи входять насоси великої продуктивності і великого тиску, кінгстони для приймання забортної води, кільцева магістраль з відгалуженнями до окремих приміщень. Система завжди готова до дії. Для надійності її обслуговують не менше двох насосів, які повинні бути розташовані в різних приміщеннях і яко мога далі один від одного. При стоянці біля пірсу система може підключатися до берегової протипожежної системи. Через певні проміжки на кільцевій магістралі стоять пожежні крани, коло них пожежні рукави з пожежними стволами. Система проектується так, щоб будь-яке місце на судні можна було поливати не менше, ніж двома пожежними стволами. На суднах вода від пожежної магістралі часто використовується для санітарних систем, для роботи ежекторів в зачисній системі. Спринклерна протипожежна система встановлюється в приміщеннях, де є дороге обладнання чи перевозиться дорогий вантаж. Спринклер – це розпилювач. Конструкція спринклера така, що він автоматично, без втручання людей, починає розпилювати воду чи іншу вогнегасну рідину, коли температура в приміщенні підніметься на 30 градусів. Парова протипожежна система характерна тим, що для гасіння пожежі використовують насичену пару. Система основана на принципі витіснення кисню повітря насиченою парою з низьким тиском. Система встановлюється в приміщеннях, де є горючі матеріали (вугілля, нафтопродукти і т. і.) і отримує пару від допоміжних котлів. Вуглекислотна протипожежна система застосовується в приміщеннях, де є електрообладнання чи матеріали, які псуються водою. Принцип дії полягає в тому, що більш важкий вуглекислий газ осідає вниз і витісняє повітря. Або зменшує концентрацію кисню і унеможливлює горіння. Рідка вуглекислота для системи зберігається в балонах під великим тиском (>13 МПа) і подається в приміщення, де виникла пожежа. Система вуглекислотного гасіння використовується в вантажних трюмах, бо вона не пошкоджує вантаж. Система піногасіння основана на тому, що осередок вогню покривається шаром піни, яка перекриває доступ до нього кисню повітря. Піна готується в спеціальних піно генераторах. Цією системою обладнані танки танкерів, машинні відділення, приміщення цистерн палива і масла. Успішне гасіння пожежі залежить перш за все від швидкого виявлення осередку загорання. Для цього існують автоматичні системи пожежної сигналізації, які спрацьовують на підвищення температури в приміщенні або при появі диму. 1.10.6 Системи енергетичної установки Паливна система енергетичної установки призначена для підготовки палива (очистки, підігріву і т.і.) і подачі його від цистерн до двигунів (головного і допоміжних). Це одна із найважливіших систем енергетичної установки. Вона складається із систем низького і високого тиску. Система низького тиску призначена для підготовки і подачі палива до системи високого тиску і включає в себе цистерни, паливо проводи, насоси, паливо підігрівачі, сепаратори, фільтри. Система високого тиску (паливна апаратура) вприскує паливо в камеру згорання двигунів і складається з паливного насоса високого тиску і форсунки, які з’єднані паливо проводом високого тиску. Паливо зберігається в цистернах запасу, розташованих в машинному відділенні або в між донному просторі чи в спеціальних танках. Більшість головних двигунів на суднах працюють на важкому паливі. Воно дуже в’язке і перед використанням паливо треба підігріти, Для цього на дні цистерн є змієвики, в які подається пара. Підігріте паливо насосом через фільтр грубої очистки подається в відстійну цистерну. Через добу (після випуску із відстійної цистерни води і шламу) паливо насосами сепараторів подається на підігрівачі і після сепарації в витратну цистерну. В витратній цистерні паливо підігрівається до температури на 10˚ нижче температури спалаху парів, потім через фільтр тонкої очистки поступає в систему високого тиску Масляні системи призначені для зберігання, очистки, охолодження і подачі мастил до поверхонь тертя двигунів і інших допоміжних механізмів. Масляні системи забезпечують роботу гідравлічних механізмів. Основне обладнання масляних систем – трубопроводи, насоси. фільтри. сепаратори. теплообмінні апарати, ємкості для зберігання чистих і відпрацьованих мастил. Кількість масляних систем визначається типом суднової допоміжних двигунів енергетичної установки. Охолоджувальні системи головного і складаються із системи прісної води, яка безпосередньо охолоджує двигуни по замкненій циркуляційній системі і системи забортної води для охолодження прісної води. Система стисненого повітря призначена для пуску головного і допоміжних двигунів а також для реверсу головного двигуна. До складу системи входять компресори, трубопроводи, балони ля зберігання Повітряно-газові системи забезпечують подачу повітря до суднових механізмів і відведення від них відпрацьованих газів в повітряне середовище Повітря може подаватися безпосередньо до механізму або в машинне відділення. Газовідведення здійснюється трубопроводами через глушники, масло відокремлювачі, іскрогасники, утилізаційні котли в атмосферу. Система конденсатна та живлення – одна із основних систем котлотурбінних і котломашинних енергетичних установок, яка забезпечує подачу води для живлення котла і конденсацію відпрацьованої пари. Основні елементи системи – конденсатор, теплообмінні препарати, насоси, деаератор, теплий ящик. 1.10.7 Спеціальні системи нафтоналивних суден Вантажна система нафтоналивних суден призначена для завантаження і вивантаження рідких вантажів і має приймальну і розвантажувальну магістралі. Система складається з вантажних насосів, трубопроводів великого діаметру на палубі. клінкетних засувок Зачистна система призначена для повного видалення остатків нафтопродуктів з танків судна. Система підігріву в’язких нафтопродуктів призначена для зменшення в’язкості нафтопродуктів, щоб їх легше було вивантажувати. По дну танків проложені змієвики із сталевих труб, по яких пропускають пару від допоміжного або утилізаційного котлів Система мийки танків складається з трубопроводу, в який подається гаряча вода або миючий розчин і стаціонарних миючих машинок. На танкерах, які перевозять сиру нафту, є система мийки танків сирою нафтою. Миючі машинки змивають важкі дуже цінні фракції нафти, які осідають на стінках танків. Система інертних газів є одною з основних систем нафтоналивних суден, яка унеможливлює вибухи парів нафтопродуктів при вивантаженні. Коли йде вивантаження в танки подається інертний газ (вуглекислий газ або азот). 1.10.8 Суднове електрообладнання Суднове електрообладнання – це генератори струму. трансформатори. розподільчі щити різних типів і призначення, різноманітні кабелі, керуючі прилади, засоби освітлення і т.і. 1.11 Суднобудівні матеріали На будівництво суден йде величезна кількість всіляких матеріалів. Для виготовлення корпусу, пристроїв, механізмів, систем використовують: - прокат із суднобудівної сталі; - прокат із сталі високої міцності; - прокат із сталі для котлів і посудин, що працюють під тиском; - сталеві труби для котлів і теплообмінних апаратів; - сталеві труби для суднових систем; - сталеві поковки і відливки; - відливки з чавуну; - відливки з кольорових і легких сплавів; - напівфабрикати з кольорових і легких сплавів; - сталь для ланцюгів; - сталь для якорів. Суднобудівна сталь поділяється на сталь нормальної міцності (σт = 235 МПа), підвищеної міцності (σт = 315-390 МПа) і високої міцності (σт ≥ 420 МПа). Прокат із суднобудівної сталі поділяється на листовий, полосовий і профільний. Листовий прокат, який катається на сталепрокатних станах металургійних заводів, буває різних розмірів: довжина від 2 до 16 м; ширина від 0,8 до 2м, товщина від 4 до 50 мм. Він іде на виготовлення зовнішньої обшивки, настилів палуб і платформ, повздовжніх і поперечних переборок, фундаментів для механізмів. Полосовий прокат поставляється таких же довжин і товщин, але з значно меншими ширинами. Від 200 до 400 мм. Йде в основному для виготовлення зварюваного набору Профільний прокат (рівнобокі і нерівнобокі кутники, швелери, симетричні і несиметричні полособульби) йде на виготовлення ребер жорсткості. Форми поперечного перерізу профільної сталі показані на рисунку 3.1. рівносторонній кутник нерівносторонній кутник полоса тавр швеллер двутавр полособульб несиметричний полособульб симетричний Рисунок 3.1 – Форми поперечного перерізу профільної сталі Для виготовлення особливо важливих деталей (баллери рулів, гребні, колінчасті і розподільчі вали і інші деталі механізмів і пристроїв) використовують стальні поковки. Стальні відливки – це форштевнь і ахтерштевнь, швартовні і якірні клюзи, блоки циліндрів двигунів внутрішнього згорання, корпуси електродвигунів, корпуси насосів, змички якірних ланцюгів. Враховуючи, що ці матеріали в період експлуатації суден сприймають різного роду навантаження і при поломці можуть статися непередбачувані наслідки, всі суднобудівні матеріали проходять контрольні випробовування в лабораторіях заводів – постачальників і суднобудівних заводів. Контрольні випробовування бувають руйнівні і неруйнівні. Наведемо механічні приклад руйнівного характеристики листової випробовування. сталі, в Щоб певному визначити заздалегідь регламентованому місці сталевого листа вирізають певних розмірів кусок і з нього виготовляють стандартизованих розмірів дослідний зразок. Його закріплюють в розривній машині, розтягують аж до розриву і отримують необхідні дані. Приклад неруйнівного випробовування – радіографічний контроль зварного шву. Окрім того до неруйнівних відносяться ультразвуковий та магнітно порошковий контролі. Сталеві листи, які йдуть на виготовлення корпусу судна, проходять контрольні випробування на розтягування, на ударний згин і на зварюваність. Окрім того визначають їх хімічний склад. Сталеві заготовки, які йдуть на виготовлення деталей машин, перевіряють на твердість по Брінелю (HB), Віккерсу (HV) і Роквеллу (HRC). Сталь для конструкцій, що працюють при низьких температурах, проходять додаткові випробовування при низьких температурах. При добудові суден також використовують: - матеріали для армування пластмасових конструкцій, - відсвічуючі матеріали, - пінопласти, - антикорозійні покриття, - арматуру і труби з пластмас, - склопластики. Неметалеві матеріали в залежності від призначення проходять наступні випробування: - на розтягування, - на стиск, - на вплив нафтопродуктів, - на старіння, - на водопоглинання, - на вплив води, - на повітропроникність, - на холодостійкість, - на вплив вібраційних навантажень. На протязі всього свого «життя» судну приходиться витримувати дію агресивного водяного середовища, сильного вітру, палаючого сонця і багатьох інших суттєвих навантажень. При цьому основною загрозою для судна є корозія. Для підводної частини до цього додається ще обростання морськими організмами, що приводить до зниження швидкості судна і підвищеної витрати палива. Найбільш ефективним захистом від корозії є лакофарбні покриття. На даний час найбільш поширені фарби: - епоксидно-вінілові, - вінілові, - алкідно-уретанові, - епоксидно-уретанові, - епоксидні. При будівництві суден і судноремонті використовують фарби, які витримують високі температури. Окремою матеріали. групою ідуть Теплозвукоізоляція теплоізоляційні на суднах і теплозвукоізоляційні повинна бути легкою, пожежобезпечною, водостійкою, повинна не гнити і не руйнуватися гризунами. Всім цим вимогам задовольняє ізоляція на основі скляного і базальтового волокна. Ще є одна група матеріалів для суднобудування – протипожежні матеріали. Пожар – це найстрашніша подія, яка може трапитися на судні. Тому до протипожежних матеріалів ставляться великі вимоги. Протипожежні матеріали для суднобудівної ізоляції виготовляють з базальту, температура спікання волокон якого складає 1000˚С. Вогнезахисна ізоляція на основі базальту відповідає всім вимогам вогнестійкості для суднових конструкцій. Для вогнезахисту конструкцій на суднах використовують вогнезахисні базальтові плити і прошивні мати з різного роду покриттями або без них. 1.12 Будівництво і випробовування суден Морські судна будуються на суднобудівних заводах. Великі суднобудівні заводи на Україні, на яких будували великі морські транспортні судна, знаходяться в Миколаєві, Херсоні та Керчі. Є ще заводи в Києві (будували в основному риболовецькі судна) і в Феодосії (будували і будують судна на підводних крилах і повітряній подушці). А до того, як будувати, треба їх спроектувати, тобто розробити креслення, по яких виготовляють деталі, замовляють і купують механізми і обладнання. Проектують судна в Центральних конструкторських бюро. На Україні такі бюро були і зараз є в Миколаєві, Києві, Севастополі, Одесі, Херсоні. Зараз морські судна будуються виключно з суднобудівних сталей. Основним постачальником суднобудівної сталі на Україні був металургійний завод ім. Ілліча в м. Маріуполі. Однією з основних властивостей таких сталей є хороша зварюваність. Бо всі деталі, з яких «складають» судно, з’єднуються між собою зварюванням. Листова сталь на суднобудівних заводах вирівнюється на спеціальних вальцях, очищується від окалини і ржі, пасивується (покривається спеціальною фарбою для запобігання ржавінню) і по мірі необхідності подається на різання. Ріжуть листову сталь газовою або плазмовою різкою на окремі деталі, з яких зварюють спочатку вузли (декілька деталей разом), а потім секції. Розмір і вага таких секцій залежить від вантажопідйомності мостових кранів, які є в цеху, і транспортних засобів. Секції подаються або безпосередньо на стапель (територія на заводі, де збирається корпус судна) або (як на Херсонському суднобудівному заводі) в корпус крупних блоків, де з них збираються окремі блоки (частини корпусу судна по довжині). Блоки на спеціальних судновозних візках в певній послідовності переміщуються на стапель і зварюються між собою. Першим подається на стапель найбільш насичений механізмами кормовий блок, а потім всі інші. В Миколаєві на Чорноморському суднобудівному заводі блоки збиралися на передстапельній площадці, а потім унікальним козловим краном вантажопідйомністю 1500 т подавалися на стапель. На Херсонському суднобудівному заводі судна будувалися поточнопозиційним способом. Коли сформований корпус, то судно за допомогою судновозних візків пересувають на другу позицію, а на першій позиції закладають нове судно. На другій позиції встановлюють секції надбудови, якірний, швартовний, вантажний пристрої, монтують суднові системи, перевіряють водонепроникність і фарбують корпус судна. Після того, як виконані всі заплановані роботи на другій позиції, судно спускають на воду. Спуск судна на Херсонському суднобудівному заводі здійснюється двома способами: на одній частині заводу через доккамеру, на другій – за допомогою поперечного сліпу. Доккамера являє собою обваловану по периметру площадку з заповненою водою ямою на одній стороні, з вхідними і вихідними ворітьми. Через вхідні ворота за допомогою судновозних візків в доккамеру затягують судно, закривають вхідні і вихідні ворота і насосами закачують воду до тих пір, поки судно не спливе. Після цього судно затягують на яму і починають випускати воду. Коли рівень води в доккамері стане таким, як в затоні, відчиняють вихідні ворота і виводять судно в затон заводу. Поперечний сліп – це ряд виставлених на певній відстані один від одного косякових візків, які можуть по похилих рельсах опускатися під воду. Верхня частина косякових візків горизонтальна і в крайньому верхньому положенні знаходиться в одній площині зі стапелем. За допомогою стапельних судновозних візків судно заводять на косякові візки і спускають на воду. На Херсонському суднобудівному заводі обидва стапелі горизонтальні. В Миколаєві, на більш старих Чорноморському і ім. 61 комунара, стапелі похилі і спуск суден на воду здійснюється під дією власної ваги на спускових полозках по намащених спеціальним мастилом (для зменшення тертя) спускових доріжках. В одному з цехів Чорноморського суднобудівного заводу спуск суден здійснювався за допомогою плавучого доку. В Миколаєві на заводі «Океан» і в Керчі на заводі «Залив» великі судна будували в сухих доках. Сухий док – спеціальний басейн, який відділений від акваторії спеціальним водонепроникним плавучим затвором (батопортом). В батопорті встановлені насоси і клінкети, з допомогою яких сухий док осушується або заповнюється водою. Після спуску на воду судно швартують до добудовчої набережної. Там добудовують судно і проводять швартовні випробування. Швартовні випробування проводять по програмі, узгодженій з замовником судна і Регістром. Перевіряють роботу головного двигуна на упор, роботу дизельгенераторів, котлів, якірного, рульового, вантажного, шлюпочного пристроїв, роботу суднових систем. Після повної добудови судна і закінчення всіх швартовних випробувань на головному і кожному п’ятому серійному судні проводять дослідне визначення маси судна і координат центра маси судна порожнем. Це дійство називають кренуванням судна. Після обробки результатів кренування і узгодження їх з Регістром судно виходить на ходові випробування. Ходові випробування – це завершальний етап випробувань. На них, після ліквідації на спеціальному полігоні девіації магнітного компаса, випробовують якірний пристрій (спуск і підйом якоря, якісний обмив якірного ланцюга), заміряють швидкість судна при різних числах обертів головного двигуна і осадках по вантажну марку та при баластному переході. Визначають маневрові характеристики судна. До маневрових характеристик відносяться: діаметри циркуляції з вантажем і з баластом при різних кутах перекладки руля; час, за який судно повернеться на 90, 180 і 360 градусів, вибіги судна при маневрах «повний передній хід – стоп», «повний передній хід – повний задній хід» та інших. Сюди належить і маневр «людина за бортом». Також заміряють кількість перекладок руля за одну хвилину для утримання судна на заданому курсі. Швидкість судна заміряється на мірній лінії (ще її називають мірною милею). На Чорному морі це Херсонеська мірна лінія біля м. Севастополя довжиною дві милі. Судно, попередньо розігнавшись, строго певним курсом проходить мірну лінію три рази (туди, назад і знову туди). Це робиться, щоб виключити вплив течії та вітру. Заміряють час проходження трьома секундомірами. По цим замірам визначають середню швидкість і настроюють лаг. Діаметри циркуляції грубо (при ходових випробуваннях серійних суден) заміряють на екрані радіолокатора по сліду, який деякий час зостається на поверхні моря. Більш точно (при ходових випробуваннях головного судна) замірами дистанції до якогось нерухомого плавучого предмета (крейсерської бочки або допоміжного буксира, який стоїть на якорі) і пеленгу на нього через кожні 10-20 секунд під час циркуляції. Після закінчення випробувань на аркуші паперу будується траєкторія судна. Це робиться так. Нерухомий плавучий предмет приймається за полюс в полярних координатах, вісь «північ-південь» – за полярну вісь. Тоді пеленг – це полярний кут, дистанція – полярний радіус. Відкладаючи пеленг і дистанцію кожного заміру, маємо ряд точок. З'єднавши їх плавною кривою, отримаємо траєкторію циркуляції. Вибіги судна до недавнього часу замірялися так званим «планширним лагом». На бак судна перед виходом на ходові випробування вантажили декілька сотень дерев’яних полін. При замірах вибігів два спостерігачі ставали по одному борту судна на точно заміряній якомога більшій відстані один від одного. Але так, щоб вони один одного бачили. З початком вибігу перший (носовий) спостерігач після помаху руки другого (кормового) як тільки міг далеко від борту перпендикулярно ДП кидав поліно в воду. Одночасно кормовий спостерігач включав секундомір. Коли поліно пропливало по траверзу кормового спостерігача, той помахом руки давав команду кидати друге поліно, одночасно зупиняючи перший секундомір і включаючи другий. Записавши показання секундоміра, приводив його в вихідне положення і чекав, коли вже друге поліно пропливе по траверзу. Потім знову відмашка, знову зупинка одного і включення другого секундоміра. І так до тих пір, аж поки швидкість судна не спаде до 2,5-3 вузлів і воно перестане слухатися керма. Тепер вибіги, як і траєкторії циркуляції, заміряють радіолокаторами по дистанціях і пеленгах до нерухомого плавучого предмета через певні проміжки часу. Одночасно, для контролю, записують показання лагу. Обробляють заміри вибігів так само, як і заміри траєкторії циркуляції. При маневрі «людина за бортом» скидають за борт якийсь плавучий предмет і фіксують час, за який судно, коли переклали руль на 35 градусів на протилежний борт, а після розвороту судна на 60 градусів знову переклали руль на 35 градусів другого борту, розвернеться на 180 градусів і вийде на траверз плавучого предмету. Після закінчення ходових випробувань і усунення всіх виявлених недоліків судно передається замовнику і йде в порт першого завантаження. На судні за радянських часів ще рік ходила заводська гарантійна команда, яка складалася з найбільш досвідчених спеціалістів. АUT1 АUT2 Активний руль Апарати суднових систем Апарель. Арматура Ахтерпік Ахтерштевнь Бак Балансирний руль Баластна система Балка Баллер Банкетка Батокс Батопорт Бізань Бімс Борт Бортовий стрингер Брашпиль Брочінг Будівельна механіка В’юшка Валопровід Вантажна марка Вантажна система нафтоналивних суден Вантажні стріли Ватерлінія Вертикальний кіль Відсік Водовідливна система Водяна протипожежна система Вуглекислотна протипожежна система Гальюн Гафель Гвинто-рульова колонка Гельмпортова труба Гідродинамічно легкий гвинт Гідростатичними характеристиками Головна енергетична установка Горизонтальний кіль Горловина. Гребний вал Гребний гвинт Гребний гвинт Гребний гвинт регульованого кроку (ВРШ) Гребний гвинт регульованого кроку (ВРШ) Гребний гвинт фіксованого кроку (ВФШ) Грот Гюйсшток Дедвейт (DW). Дейдвудний пристрій Диферентна система Дифферент Діаграма статичної остійності Діаметр гвинта (D) Діаметр сталої циркуляції Діаметральна площина Діаметральна площина (ДП) Днище Днищевий стрингер Доккамера Допоміжна енергетична установка Допоміжний котел Допоміжний котел Еквівалентний брус Експлуатаційні якості Ефективна потужність Загальна міцність Закон Архімеда Заливання Запас плавучості судна Зачистна система Ілюмінатор Інформація про остійність для капітана Калібр Камбуз Карлінгс Каюта Кают-компанія Керованість Керованість Кіпова планка Кнехт Книця Коефіцієнт проникності відсіку Козирьок Комінгс Константа Концентрація напружень Корма Кормовий перпендикуляр. Кранець Кренова система Кренування Кренування Крильчатий рушій Критерій погоди Критерій прискорення Критична швидкість Круг Плімсоля Кубрик Лацпорт Лацпорт. Легкість Леєр Леонард Ейлер Люк Марки заглиблення МАРПОЛ-73/78 Масляні системи Математична модель корпусу судна Метршток Механізми суднових систем Мідель Мідель Міжнародна морська організація (ІМО) Міжнародне свідоцтво про вантажну марку Мірна лінія Місцева міцність Морехідні якості Надбудова Непотоплюваність Ніс Нок Носовий перпендикуляр Огон Опір буксирування Опір тиску Опір форми Основна площина (ОП) Основний/гармонічний резонанс Остійність Осушувальна (зачисна) система Охолоджувальні системи П’єр Бугер Паливна система Палуба Палубний стрингер Пантокарени Параметричний резонанс Парова протипожежна система Перекриття Питомий завантажувальний об’єм Підрулюючий пристрій Піллєрс Плавучість Пластина Плече остійності форми Площа діаграми статичної остійності Повздовжня система набору Повітряна подушка Повітряно – газові системи Полубак Поновлюючий момент Поперечна метацентрична висота Поперечний метацентричний радіус Поперечний сліп Попутний потік Потужність буксирування. Початкова остійність Пропульсивний коефіцієнт Рама Рамний бімс Рамний шпангоут Рангоут Режим штурмування Рівний кіль Роульс Рубка Рудерпіс Рушій Салінг Сила засмоктування Система вентиляції Система вимірювальних труб Система інертних газів Система конденсатна та живлення Система кондиціювання Система мийки танків Система підігріву в’язких нафтопродуктів Система піногасіння Система повітряних труб Система стисненого повітря Системи обігріву Системи побутового водопостачання Системи пожежної сигналізації Скула. Скуловий стрингер Слемінг СОЛАС-74/78 Спринклерна протипожежна система Спускна і перепускна система Стапель Стеньга Стійкість Стічно-фанова система Суднова електроенергетична установка Суднова енергетична установка Суднова система Суднове електрообладнання Сухий док Такелаж Теорема Ейлера Трап Упор Утилізаційний котел Фальшборт Флагшток Флор Фок Форпік Форштевнь Фрахт Футшток Хвильовий опір Хитавиця Ходовість Центр величини судна Центр мас судна Циркуляція Число Рейнольдса Число Фруда Швартовний клюз Ширстрек Шпангоут Шпація Шпиль Шпор Щільність Щогла Ют Якір 2 Теорія судна 2.1 Основні площини і координатні вісі судна В морських навчальних закладах є дві профілюючі дисципліни – судноводіння і управління судном. В судноводінні судно розглядається як матеріальна точка, в управлінні судном - як фізичне тіло, яке має розміри – довжину, ширину і висоту. Коли судно розглядається не як матеріальна точка, а як фізичне тіло, при його проектуванні, побудові і експлуатації використовується декартова система координат – система трьох взаємно перпендикулярних площин, яка показана на рисунку 2.1. Рисунок 2.1 – Основні площини судна Перша (горизонтальна) площина називається основною (ОП) і проходить по внутрішній поверхні горизонтального кіля. Друга (вертикальна) площина називається діаметральною (ДП) і ділить корпус судна на дві симетричні половини – правий борт (ПрБ) і лівий борт (ЛБ). Третя (вертикальна) площина проходить через середину судна, називається міделем, позначається ( носову і кормову. ) і ділить судно на дві половини – На англійській мові ці площини позначаються: ОП – BL (body line); ДП – CL (central line); – (middle). Лінії перетину цих площин – це координатні вісі. Повздовжня вісь – вісь ОХ. Координата Х в носовій частині судна додатна (+), в кормовій частині від’ємна (-). Поперечна вісь – вісь ОУ. Координата У з правого борту додатна (+), з лівого від’ємна (-). Вертикальна вісь – вісь OZ. Координата Z всюди додатна (+). Розрахункова частина судна обмежується двома вертикальними площинами, паралельними міделю. Ці площини називаються носовим і кормовим перпендикулярами. В документації іноземних суден третя координатна площина проходить через кормовий перпендикуляр (вісь баллера керма). Тоді координата Х всюди додатна (+). 2.2 Основні розміри судна і їх позначення Довжина найбільша, м Lmax Довжина між перпендикулярами (розрахункова), м L Ширина найбільша, м Bmax Ширина розрахункова, м B Висота борту, м D Висота судна, м Hmax Висота надводного борту, м f Осадка розрахункова, м d 2.3 Форма корпусу судна 2.3.1 Теоретичне креслення судна Вичерпну характеристику обводів корпусу судна дає теоретичне креслення (рисунок 2.2). Рисунок 2.2 – Теоретичне креслення судна Як і кожне креслення воно має три проекції. Горизонтальна проекція називається полуширота, фронтальна – бік, профільна – корпус Горизонтальна проекція називається полуширотою тому, що в силу симетрії судна відносно ДП креслять тільки лівий борт. На кожній проекції показані перерізи корпусу площинами, паралельними основним площинам. На фронтальній проекції (бік) перерізи паралельні ДП називаються батоксами. На горизонтальній проекції (полуширота) перерізи, паралельні ОП, називаються ватерлініями. Відстані між ватерлініями рівні. Та ватерлінія, яка відповідає розрахунковій осадці судна з вантажем, називається конструктивною ватерлінією (КВЛ). Вертикальні лінії, проведені через кінці конструктивної ватерлінії називаються носовим і кормовим перпендикулярами. Відстань між ними так і називають довжиною судна між перпендикулярами. На профільній проекції (корпус) перерізи, паралельні міделю, називаються теоретичними шпангоутами. В силу симетрії судна відносно ДП на правій половині корпусу викреслюють носові шпангоути, на лівій – кормові. Довжину судна між перпендикулярами розбивають на 20 рівних по довжині частин – тому 21 теоретичний шпангоут (від 0 до 20). Відстань між теоретичними шпангоутами називається теоретичною шпацією В районах кінцівок судна форма корпусу сильно змінюється, Тому там наносять проміжні теоретичні шпангоути ¼, ½,, ¾, 18½, 19½. 2.3.2 Елементи теоретичного креслення По теоретичному кресленню розраховують елементи теоретичного креслення. Їх ще називають гідростатичними елементами або гідростатичними характеристиками. Вони потрібні для розрахунків посадки і початкової остійності судна. На кожне судно видається завірена інспектором Регістру, який здійснює нагляд за станом судна, «Інформація про остійність для капітана» (на англійській мові “Stability booklet”). Там для заданої осадки d наведені наступні гідростатичні характеристики: Δ – водотонажність в т в морскій воді з γ = 1, 025 т/м³; V – водотонажність в т в прісній воді з γ = 1, 000 т/м³; q або ТРС – число тон на 1 см осадки; МТС – момент, який диферентує на 1 см в тм/см; LCB (Xc) – абсциса центра величини в м; LCF (Xf) – абсциса центра площі ватерлінії; KMТ (Zm) – апліката метацентра в м. В наш час, дякуючи комп’ютерам, розробляють не «Теоретичне креслення», а «Математичну модель корпусу судна», яку використовують при виконанні робочих креслень корпусу і виготовлені деталей та секцій при будівництві суден. А також при ремонті. За допомогою математичної моделі виконують всі необхідні розрахунки. При бажанні після відповідної команди принтер може вирисувати «Теоретичне креслення судна». Окрім теоретичного креслення уявлення про форму корпусу судна дають співвідношення головних розмірів і коефіцієнти повноти. Основні співвідношення головних розмірів: L/B, B/d, D/d, L/D. В сучасних водотонажних суден співвідношення L/B змінюється від 3 до 10. Для буксирів та криголамів це співвідношення менше, для контейнеровозів, військових кораблів – більше. Співвідношення B/d змінюється від 2 до 5. Чим більше це число, тим остійність судна краща. Співвідношення L/D впливає на загальну міцність судна – чим воно менше, тим судно міцніше. Коефіцієнт загальної повноти δ = V/L·B·d, де V – об’єм підводної частини корпусу. Чим більший цей коефіцієнт, тим судно тихохідніше. Для плавучих доків δ =1, для танкерів, балкарів δ = 0,8-0,85. Коефіцієнт повноти площі ватерлінії ά = S/LB, де S – площа КВЛ. Чим більший цей коефіцієнт, тим судно тихохідніше. Для плавучих доків ά =1, для танкерів, балкарів ά = 0,85-0,90. Приклад 2.1 Обчислити коефіцієнт повноти площі ватерлінії та коефіцієнт загальної повноти суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” при осадці d=7,2 м. Головні розміри судна (див. Додаток А): довжина між перпендикулярами L =112,29 м; ширина судна B = 15,9 м. Згідно «Гідростатичних характеристик» судна при осадці d = 7,2 м: число тон на 1 см осадки q =17,65 т /см; об’єм підводної часини V=10955 м³. Число тон на 1 см осадки q =0,01 γ S = 0,01025 S, де S – площа ватерлінії в м². Коефіцієнт повноти площі ватерлінії α= S q 17 ,65 0,964 . L B 0,01025 L B 0,01025 112 ,29 15,9 Коефіцієнт загальної повноти δ= V 10955 0,852 . L B d 112 ,29 15,9 7,2 2.4 Плавучість суден 2.4.1 Основні положення Плавучість – це здатність судна плавати в заданому положенні відносно поверхні води. Судно плаває на воді згідно закону Архімеда – основного закону гідрота аеростатики: «Тіло, занурене в рідину або газ, втрачає в своїй вазі стільки, скільки важить витіснена ним рідина або газ». Положення судна відносно води називають посадкою. Посадка судна характеризується трьома параметрами: cередньою осадкою dср ; креном Θº; диферентом t в м. За звичай середня осадка визначається по маркам заглиблення на міделі судна. Якщо середню осадку необхідно визначити відносно точно, то можна скористатися формулою (її називають 6 на 8 або японською) dср = d н 6d ср d к 8 , де dн, dср і dк – осадка судна носом, на міделі і кормою. Якщо судно має значний диферент, то необхідно для dн і dк, які заміряні безпосередньо по маркам заглиблення, ввести поправки, Порядок визначення поправок повинен бути приведений в «Інформації про остійність судна для капітана». Розрахункова середня осадка судна dср р = dср – δ, де δ – товщина горизонтального кіля. Крен, за звичай, повинен дорівнювати нулю. Якщо з якихось причин крен не дорівнює нулю, то він визначається кренометром. Якщо є заміри осадок на міделі з правого і лівого бортів, то крен судна Θº = d ПрБ d ЛБ В 57 ,3 º, де В – ширина судна. Цією формулою можна скористатися для визначення осадки судна по одному з бортів, коли відомі крен і осадка по другому борту. d ПрБ d ЛБ о В. 57 ,3 Диферент судна t =dн - dк. На судно, що плаває на спокійній воді, діють сили: - тяжіння (ваги всіх складових маси судна): - підтримки (гідростатичний тиск забортної води на підводну частину судна); - упору рушія (сила, яка штовхає судно); - опору руху судна. Дві з цих сил (тяжіння і підтримки) – вертикальні. Сила упору рушія і сила опору руху судна – горизонтальні. Сила опору руху судна – це горизонтальна складова рівнодіючої гідродинамічного тиску на корпус судна, який виникає при русі судна. В розрахунках вважається, що швидкість судна така, що вертикальна складова рівнодіючої гідродинамічного тиску на корпус судна незначна і її не враховують Також вважається, що судно жорстке недеформоване тіло. Рисунок 2.2 – Схема сил, що діють на судно Три сили (тяжіння, підтримки і опору руху) тим або іншим чином розподілені по всьому судну. При розрахунках вони приводяться до рівнодіючих зі своїми координатами. В документації іноземних суден координату по довжині відраховують від кормового перпендикуляра, який проходить по осі баллєра руля. Центр сил тяжіння називається центром мас судна і позначається буквою G (gravity). Координати центра мас позначаються: - в російській і українській документації – xg, yg, zg; - в документації англійською мовою – LCG, TCG, KG. Центр сил підтримки називається центром величини судна і позначається буквою С. В іноземних «Інформаціях про остійність» центр величини позначається буквою В (buoyancy). Центр сил підтримки знаходиться в центрі підводного об’єму судна. Координати центра величини позначаються: - в російській і українській документації – xс, yс, zс; - в англійській документації – LCB, TCB, VCB. Силу упору рушія частіше всього позначають буквою Р, силу опору руху судна – буквою R. Умова рівноваги судна в вертикальній площині Δ = γV (закон Архімеда), де Δ – маса судна; γ – густина води в т/м3; V – об’єм підводної частини судна. Додатково xg = xc, yg = yc. Умова рівноваги судна в горизонтальній площині Р = R. 2.4.2 Визначення маси судна Маса судна складається з маси порожнього судна і маси всіх інших змінних вантажів, що можуть або бути або не бути на судні. Маса порожнього судна – це маса корпусу з обладнанням, маса суднових пристроїв, систем, а також маса рідин, що знаходяться в готових до дії механізмах, До маси порожнього судна відносяться також залишки рідин в цистернах, яких не можна відкачати (мертвий запас). Маса і координати центра тяжіння порожнього судна визначається дослідним шляхом на заводі – будівнику після закінчення будівництва (дослід називається «Кренування») і оформлюється відповідним протоколом, один екземпляр якого, завірений інспектором Регістра, зберігається на судні. Якщо будується серія суден, то дослід «Кренування» проводиться на кожному п’ятому судні Змінні вантажі – це в першу чергу вантаж, потім суднові запаси палива, води і масла на рейс, рідкий баласт, якщо він є на судні, екіпаж, провізія, постачання. Маса всіх змінних вантажів, коли судно сидить по розрахункову вантажну ватерлінію (вантажну марку), називається дедвейтом (DW). Окремою статтею на деяких суднах є «Константа». Це різниця між масою порожнього конкретного судна і розрахунковою, яка приведена в «Інформації про остійність». Ця різниця оформляється відповідним протоколом і враховується при розрахунках посадки і остійності при експлуатації судна. За «Константу» приймають також масу всіляких допоміжних пристроїв, які постійно знаходяться на судні - деталі розкріплення вантажів (скоби, тарлепи і т.і.), деталі розкріплення контейнерів і т.п. Маса екіпажу з багажем і провізії залежить від кількості членів екіпажу і довго тривалості рейсу. Масу і координати центра тяжіння беруть з «Інформації про остійність». Якщо такі дані відсутні, то можна брати 250 кг на одного члена екіпажу і 10 кг провізії на добу. Маса постачання береться такою, яка є на початок рейсу. Мінімально необхідна маса палива і мастил визначається по протяжності рейсу з урахуванням штормового запасу (10 – 15%). Витрату палива на добу можна знайти в інформації про судно або обчислити, знаючи витрату палива на 1 квт/годину, потужність двигуна і протяжність рейсу. Мінімально необхідна маса води визначається по довго тривалості рейсу і кількості членів екіпажу (приблизно 150 кг прісної води на день для одного члена екіпажу). Маса вантажу для кожного рейсу своя. Якщо це насипний, навалювальний чи рідкий вантаж (зерно, вугілля. руда, нафта і т.п.), то його кількість визначається по об’ємам трюмів або танків. При розрахунках для цих вантажів використовують такі показники, як щільність в т/м³ або питомий завантажувальний об’єм в м³/т. Питомий завантажувальний об’єм означає – скільки кубічних метрів займає в трюмі одна тонна вантажу Баласт при завантаженому судні приймають тільки тоді, коли треба забезпечити необхідну остійність (а іноді і посадку). При перевезенні насипних чи навалювальних вантажів загальну масу вантажу. визначають, використовуючи «Гідростатичні таблиці». Попередньо замірюють посадку судна по маркам заглиблення і густину забортної води до і після завантаження. Воду для замірів густини треба брати на глибині половини осадки судна. Масу судна і координати центра тяжіння розраховують, підсумовуючи всі складові в таблиці 2.1. Таблиця 2.1 – Розрахунок маси судна Найменування Маса Р, т x, м y, м z, м P×x, тм P×y, тм P×z, тм γΙх, тм Порожнє судно ……… …. …. …….. …….. - Константа - Екіпаж, провізія ……… …. …. …….. …….. Постачання - Запаси палива, води, мастил Баласт Вантаж Всього Σ1 Σ2 Σ3 Σ4 Σ5 В таблиці γΙх – врахування вільних поверхонь рідких вантажів. Тут γ – густина рідини в цистерні, Ιх - момент інерції вільної поверхні рідини. Момент інерції вільної поверхні рідини приведений для кожної цистерни в «Інформації про остійність» в залежності від висоти наливу. Координати центра тяжіння: Xg 2 ; 1 Yg 3 ; 1 Zg 4 1 . Цифрові значення координат записують в підсумковій графі колонок x, y, z. Приклад 2.2. Розрахувати масу і координати центра тяжіння суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” з однорідним вантажем щільністю 0,685 т/м³ і 100% запасів. Розрахунок згідно «Інформації про остійність» приведений в таблиці 2.2. Таблиця 2.2 – Розрахунок маси судна “TIMBER NAVIGATOR” Найменування Порожнє судно Р, т x, м y, м z, м P·x, тм P·y, тм P·z, тм γΙх тм 2804 49,75 -0,54 7,63 139499 -1514 21417 - 293,2 59,43 0 12,51 17425 0 3668 - 11,0 47,06 2,27 10,29 518 25 113 - 50,4 9,50 -5,94 7,22 479 -299 364 13 468,8 66,67 0,40 1,10 30922 188 516 642 Запаси мастил 21,9 5,78 4,58 5,83 127 100 128 - Прісна вода 52,5 8,83 0 4,96 464 0 260 64 23,1 9,78 -0,12 2,27 226 -3 52 61 205,4 41,97 7,28 4,50 8621 1495 924 58 Вантаж Трюм 1 2641 85,75 0 6,19 226466 0 16348 - Трюм 2 4552 43,21 0 6,29 196692 0 28632 - Всього 11123 55,87 -0,002 6,51 621439 -10 72416 842 Константа (панелі на ВП) Екіпаж, провізія, постачання Запаси легкого палива Запаси важкого палива Зливні цистерни Відкренюючий баласт 2.4.3 Визначення посадки судна Для визначення посадки судна при відомих масі судна Δ і абсцисі центра тяжіння xg використовують «Гідростатичні таблиці» з «Інформації про остійність для капітана». В них знаходимо рядок з масою судна Δ. В цьому рядку середня осадка судна d, абсциса центра величини xс (LCB), момент, що диферентує судно на 1 см, MТС. Диферент судна t ( x g xc ) 100 MTC . Приклад 2.3. Розрахувати посадку суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” з однорідним вантажем щільністю 0,685 т/м³ і 100% запасів. В прикладі 2.2 воднажність судна Δ = 11123 т, абсциса центра тяжіння судна xg = 55,87 м. Згідно «Гідростатичних характеристикам» суховантажного “TIMBER NAVIGATOR” (див. додаток А) для Δ = 11123 т: середня осадка d = 7,22 м; абсциса центра величини xс (LCB) = 56,70 м; момент, який диферентує на 1 см, МТС =151,20 тм/см. Диферент судна t ( x g xc ) 11123 (55,87 56 ,70 ) 0,61 ì . = 100 151,20 100 MTC судна 2.4.4 Запас плавучості судна Запас плавучості судна – це маса додаткового вантажу, який може прийняти судно аж до повної втрати плавучості. Він визначається непроникним для води об’ємом судна вище вантажної ватерлінії. Запас плавучості судна необхідний для забезпечення вимог до остійності. Окрім того запас плавучості необхідний для забезпечення непотоплюваності в разі попадання води всередину корпусу. Запас плавучості судна в першу чергу забезпечується висотою надводного борту. Мінімальна висота надводного борту визначається в усьому світі однаково згідно з «Міжнародною конвенцією про вантажну марку» 1966 року в залежності від типу судна, його довжини, довжини надбудови і інших параметрів. Класифікаційне товариство (Регістр) видає на судно «Міжнародне свідоцтво про вантажну марку», де вказаний надводний борт від палубної лінії в залежності від району плавання, пори року, густини води. На основі цього свідоцтва на середині судна на обох бортах наноситься вантажна марка. 2.5 Початкова остійність суден 2.5.1 Загальні положення Остійність – це одна з найважливіших морехідних якостей судна. Остійністю називають здатність судна вертатися в положення рівноваги після припинення дії зовнішніх сил. В залежності від характеру сил, що діють на судно, остійність ділиться на статичну і динамічну. В залежності від напряму сил, що діють на судно, остійність судна підрозділяють на поперечну і повздовжню. В свою чергу поперечна остійність ділиться на початкову і остійність на великих кутах крену. 2.5.2 Початкова остійність Початкова поперечна остійність – це остійність судна при малих кутах крену, коли θ ≈ Sinθ ≈ tgθ, де θ – величина кута крену в радіанах. Як правило θº ≤ 8º. Окрім того при малих кутах крену вважається, що поверхня корпусу судна в районі ватерлінії має циліндричну форму. Це значно спрощує виведення формул остійності. Використовується теорема Ейлера – при нескінченно малих рівнооб’ємних нахилах судна вісь обертання проходить через центр тяжіння площі діючої ватерлінії. Рисунок 11.1 – Схема дії сил при нахиленому судні На рисунку Р – сила тиску на надводну поверхню судна, R – сила бокового опору води, С – центр сил підтримки, G – центр мас судна, М – поперечний метацентр, l – плече відновлюючого моменту. При дії бокового вітру судно нахиляється. Борт судна, що знаходиться зі сторони вітру, виходить із води, а протилежний борт входить в воду. Центр величини зміщується зі свого початкового положення Со в положення С. Рівнодіюча сил ваги судна і рівнодіюча сил підтримки вже не знаходяться на одній вертикалі, а утворюють пару сил з плечем l. Ця пара сил називається поновлюючим моментом Мпн. Вважається, що сила бокового вітру Р прикладена в центрі бокового надводного силуету судна (центрі парусності), сила опору води R – в центрі підводного силуету. Ця пара сил називається моментом, що кренить, Мкр. Мкр = р×Av× (zv – де р – тиск вітру в кПа; Av – площа парусності в м2; zv – апліката центра парусності від ОП; d – середня осадка судна. d ), 2 Поновлюючий момент Мпн = g × Δ × l, де g = 9,81 м – прискорення земного тяжіння; с2 Δ – маса судна в т; l – плече поновлюючого моменту в м. Мкр = Мпн. В теорії судна доводиться, що центр величини С при малих кутах крену переміщується по дузі кола. Радіус цього кола називається поперечним метацентричним радіусом. Поперечний метацентричний радіус r= Ix , V де Ix – момент інерції площі діючої ватерлінії відносно осі ОХ; V – об’єм підводної частини судна. Центр кола (точка М) називається поперечним метацентром. Через метацентр проходить рівнодіюча сил підтримки судна γ×V×g. Апліката поперечного метацентра Zм = Zc + r. Значення Zm в залежності від осадки судна приведені в «Гідростатичних характеристиках», що є в «Інформації про остійність» кожного судна. Як видно із побудови на рисунку 2, плече поновлюючого моменту l = GM × Sin θ = (Zм – Zg) × Sin θ. Відстань між метацентром і центром тяжіння судна по висоті називається поперечною метацентричною висотою і позначається буквою h (в іноземних «Інформаціях…» GM). h = Zм – Zg; l = h × Sin θ = h × θ; Мкр = g × Δ× h × θ. Остання формула називається метацентричною формулою поперечної остійності. Поперечна метацентрична висота – одна із основних характеристик остійності судна. Рідкі вантажі, які мають вільну поверхню, негативно впливають на остійність судна. Поправка до метацентричної висоти на вплив рідких вантажів Δh = I x , де ∑γІx – сума добутків густини на момент інерції площі поверхні рідких вантажів відносно осі ОХ. Виправлена метацентрична висота h = h0 – Δh. Згідно з вимогами ІМО виправлена початкова поперечна метацентрична висота для всіх суден при всіх варіантах загрузки, за виключенням «порожнього судна», повинна бути не менш ніж 0,15 м. Метацентричною формулою поперечної остійності користуються для визначення моменту, який необхідний, щоб виправити чи створити крен. Одним із дуже важливих випадків використання метацентричної формули поперечної остійності є дослідне визначення аплікати центра тяжіння «порожнього судна», яке називають кренуванням. При кренуванні повністю готове судно декілька раз нахиляють на ПрБ і ЛБ на кут 2-3º перекладанням точно зваженого вантажу з борту на борт. Одночасно точно заміряють кут крену Θ і плече переносу вантажу. Після цього визначають метацентричну висоту h М КР і аплікату центра тяжіння cудна zg = zm – h, де zm – апліката поперечного метацентра. Приклад 2.4. Розрахувати поперечну метацентричну висоту суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” з однорідним вантажем щільністю 0,685 т/м³ і 100% запасів. В прикладі 2 водотонажність судна Δ = 11123 т, апліката центра тяжіння судна zg = 6,51 м, вільні поверхні ΣγІх = 842 тм. Згідно «Гідростатичним характеристикам» суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” (див. додаток А) для Δ = 11123 т: апліката поперечного метацентра zm (KMT) =6,97 м. Поперечна метацентрична висота h = h0 – Δh = zm – zg – I x 842 0,38 ì . = 6,97 – 6,51 – 11123 Приклад 2.5. Розрахувати необхідну кількість баласту, який треба прийняти в бортові баластні відсіки правого борту суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” з однорідним вантажем щільністю 0,685 т/м³ і 100% запасів, щоб оголилася обшивка правого борту на 0,8 м нижче існуючої ватерлінії. Необхідний кут крену, щоб оголилася обшивка правого борту на 0,8 м нижче існуючої ватерлінії. arctg 2 0,8 2 0,8 arctg 5 0 45 i 0,100 ðàä³àí . B 15,9 Необхідний момент, що кренить судно, для створення крену, Мкр = g × Δ× h × θ = 9,81× 11123×0,38×0,100 = 4146 кнм. Ордината центра тяжіння бортових баластних цистерн y = 7,275 м. Необхідна кількість баласту для створення крену P M кр g y 4146 58,1т . 9,81 7,275 Об’єм бортового баластного відсіку (7WT WB Sb) згідно таблиці А.2 v =125,3 м³. Створення необхідного крену можливе. 2.6 Остійність суден на великих кутах крену Остійність суден на великих кутах крену – це остйність при кутах більше 8º, коли рівнодіюча сил підтримки вже не проходить через поперечний метацентр. Рисунок 2.3 – Схема дії сил при нахиленому судні на великий кут На рисунку: Р – сила тиску на надводну поверхню судна, R – сила бокового опору води, С – центр сил підтримки, G – центр мас судна, l – плече відновлюючого моменту. 2.6.1 Діаграма статичної остійності В більшості випадків при практичних розрахунках достатньо поперечної метацентричної висоти. Але її не достатньо для оцінки остійності судна. Основною характеристикою остійності судна є діаграма статичної остійності. На діаграмі статичної остійності по осі абсцис відкладають кути крену, по осі ординат – плечі поновлюючих моментів. Типова діаграма статичної остійності показана на рисунку 2.4. Рисунок 2.4 – Типова діаграма статичної остійності Вимоги Міжнародної морської організації (ІМО) до діаграми статичної остійності: - площа під позитивною частиною діаграми статичної остійності повинна бути не менше, ніж 0,055 м×радіан до кута крену 30º; - площа під позитивною частиною діаграми статичної остійності повинна бути не менше, ніж 0,09 м×радіан до кута крену 40º; - площа під позитивною частиною діаграми статичної остійності між кутами крену 40º і 30º повинна бути не менше, ніж 0,03 м×радіан ; Міжнародна морська організація (ІМО). Заснована в 1959 році. Основне призначення – забезпечення надійності і безпеки судноплавства при міжнародній торгівлі та запобігання забрудненню навколишнього середовища з суден. - максимальне плече діаграми статичної остійності lmax повинно бути не менш ніж 0,25 м для суден довжиною L≤80 м і 0,20 м для суден довжиною L≥105 м; - максимальне значення плеча діаграми статичної остійності повинно бути при куті крену Θм ≥30º: - границя позитивної статичної остійності (захід діаграми) Θv ≥ 60º. Побудова діаграми статичної остійності – це розрахунок плечей поновлюючих моментів. Плече поновлюючого моменту l = lф – zg Sinθ – Δl, де lф – плече остійності форми; zg – апліката центра маси судна; θ – кут нахилу судна; Δl – поправка на вплив вільних поверхонь рідких вантажів. Плече остійності форми lф – це відстань від осі ОХ до вертикальної площини, яка проходить через центр сил підтримки (центр величини С) судна при нахиленому судні. Значення плечей остійності форми lф залежать тільки від водотоннажності Δ, диференту t і кута крену θ судна і знаходяться по таблицях, які є в «Інформації про остійність» кожного судна. В «Інформації про остійність» суден, які побудовані 20 і більше років тому назад, замість таблиць можна знайти криві плечей остійності, які називають пантокаренами. Поправку на вплив вільних поверхонь рідких вантажів частіше всього визначають по формулі Δl = Δh Sinθ, де Δh – поправка до метацентричної висоти на вплив вільних поверхонь рідких вантажів. Плечі поновлюючих моментів зручніше всього обраховувати в формі таблиці. Площа діаграми статичної остійності s – це робота поновлюючих моментів при нахилі судна. Обчислення площі діаграми статичної остійності s необхідне, щоб визначити, чи задовольняються перші три вимоги до остійності ІМО. В «Інформації про остійність» суден, які побудовані 20 і більше років тому назад, може бути універсальна діаграма статичної остійності, де плечі безпосередньо (без обчислень) знімаються з діаграми в залежності від метацентричної висоти та водотоннажності судна. Приклад 2.6. Розрахувати плечі і площі діаграми статичної остійності суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” з однорідним вантажем щільністю 0,685 т/м³ і 100% запасів. В прикладі 2.2 водотонажність судна Δ = 11123 т, zg = 6,51 м, вільні поверхні ΣγІх = 842 тм. Поправка до метацентричної висоти на вільні поверхні рідких вантажів Δh = I x 842 0,0757 м. = 11123 Плечі остійності форми lф для Δ = 11123 т взято з таблиці А.5. Розрахунок плечей і площ діаграми статичної остійності виконано в табиці 2.4. Таблиця 2.4 – Розрахунок плечей і площ діаграми статичної остійності Кут крену θ º 0 10 20 30 40 50 60 l ф, м Sin θ zg Sin θ, м lсo=lф – zg Sin θ Δl =Δh Sin θ l =lco – Δl, м ΣΣlс s = 0,0873×Σlс, м×радіан 0 0 0 0 0 0 0 0 1,219 0,174 1,133 0,086 0,013 0,073 0,073 0,006 2,430 0,342 2,226 0,204 0,026 0,178 0,324 0,028 3,578 0,500 3,255 0,323 0,038 0,285 0,787 0,069 4,642 0,643 4,186 0,456 0,049 0,407 1,479 0,129 5,465 0,766 4,987 0,478 0,058 0,420 2,306 0,201 5,976 0,866 5,638 0,338 0,066 0,272 2,998 0,262 Діаграма статичної остійності побудована на рисунку 2.5 Плечі і площі діаграми статичної остійності відповідають вимогам ІМО: площа діаграми до 30˚ S30 = 0,069 м×радіан > 0,055 м×радіан; площа діаграми до 40˚ S40 = 0,129 м×радіан > 0,090 м×радіан; площа діаграми між 30˚і 40˚ S30-40 = 0,060 м×радіан > 0,030 м×радіан; максимальне плече діаграми lmax = 0,420 м > 0,20 м; кут крену з максимальним плечем Θм = 50˚ > 30˚; границя позитивної статичної остійності (захід діаграми) Θv > 60º. 2.6.2 Критерій погоди Критерій погоди в резолюції ІМО називається критерієм сильного вітру і хитавиці. Цей критерій характеризує і є показником динамічної остійності. Динамічна остійність – це остійність судна в штормових умовах Порядок його визначення згідно з вимогами Міжнародної морської організації (ІМО), приведений в «Інформації про остійність» кожного судна. Вважається, що судно розташоване лагом до хвиль і хитається зі значною амплітудою. Коли судно досягне крайнього положення і почне вертатися назад, налітає шквал. І судно при цьому не повинно перекинутися. Момент, який може перевернути судно, повинен бути більшим, ніж максимально можливий. Вихідні дані для розрахунку критерію погоди: - геометричні характеристики, водотоннажність і осадка судна; - метацентрична висота; - діаграма статичної остійності; - площа і апліката центра парусності; - район плавання судна. Площа і апліката центра парусності для конкретного завантаження судна береться з «Інформації про остійність» або розраховується по силуету судна. Зручніше всього визначати критерій погоди в табличній формі. Приклад 2.7. Розрахувати критерій погоди суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” з однорідним вантажем щільністю 0,685 т/м³ і 100% запасів. Таблиця 4.9 – Розрахунок критерію погоди Найменування величин Позначення і формули Значення Довжина судна, м L 112,29 Ширина судна, м B 15,9 Маса судна, т Δ 11123 Осадка судна, м d 7,22 Апліката центра мас, м zg 6,51 Метацентрична висота, м h 0,38 Площа парусності, м² Аv (з табл. А.5) 838 Апліката центра парусності, м Zп (з табл. А.5) 12,93 Плече кренувального моменту, м Zv = Zп – d/2 9,32 Плече відновлюючого моменту, м lw1 = 504АvZv / 1000g Δ 0,036 Плече відновлюючого моменту, м lw2 = 1,5 lw1 0,054 C = 0,373+0,023B/d–0,043L/100 0,375 T = 2cB/√h 19,3 Інерційний коефіцієнт Період хитавиці, с Коефіцієнт k є f (акулових кілів) 1 Множник X1 є f (B/d) [ РУ ] 1 Коефіцієнт загальної повноти Св =Δ / 1,025L×B×d 0,842 Множник Х2 є f (Св) [ РУ ] Параметр r = 0,73 + 0,6 (zg – d) / d 0,671 Множник S є f (T) 0,036 1 Амплітуда хитавиці, º Θ1r =109kX1 X2√rS Площа «в», м×радіан Див. рисунок 4.1 0,168 Площа «а», м×радіан Див. рисунок 4.1 0,024 Критерій погоди К = «в» / «а» 17 7,1 Додатково для суховантажних суден типу «ріка – море» визначається критерій прискорення К* = 0,3 1, а розр де a розр = 1,1×10-3×В×m2×θr – розрахункове значення прискорення; m = mo/ √ho – нормована частота власних коливань судна; mo – коефіцієнт, що визначається за табл. 3.12.3 [1] залежно від ho B ; 3 V zg ho – поперечна метацентрична висота без урахування вільних поверхонь рідких вантажів; θr – розрахункова амплітуда хитавиці, що визначається відповідно до вказівок 2.1.3 і 3 12.5 [1], град.; V – водотонажність судна, м3. 2.6.3 Вимоги до остійності суден при перевезенні зерна При перевезені зерна насипом існує загроза, що при значних амплітудах хитавиці судна зерно почне пересипатися на один з бортів, не повертаючись в початкове положення. І з кожним разом зерно буде пересипатися все більше і більше, поки не досягне певного сталого положення. Існує «Міжнародний кодекс безпечного перевезення зерна насипом». Регістр судноплавства України на основі цього кодексу в 2007 році видав «Правила перевозки зерна». Згідно цих документів кожне судно, яке перевозить зерно насипом, повинно мати « Інформацію по остійності судна при перевезенні зерна насипом». Згідно кодексу моменти, що кренять судно, обраховані відповідним чином, не повинні створювати крен більше 12º. На діаграмі статичної остійності залишкова площа між кривою плечей, що кренять, і кривою плечей, що відновлюють судно, до кута крену. при якому максимальна різниця між цими кривими максимальна, або до 40º. або до кута заливання, дивлячись який менше, при всіх умовах завантаження не повинна бути менше 0,075 м×радіан. Початкова метацентрична висота не повинна бути не менше 0,30 м або GM l b vb (0,25b 0,645 vb b ). В залежності від того, що більше. SF 0,0875 В формулі l – загальна довжина трюмів в м, b – ширина судна або ширина трюмів, якщо судно має подвійні борти, vb – середня висота пустоти, розрахованої відповідно п. 5.1 « Правил перевозки зерна» в м, SF – питомий завантажувальний об’єм в м³/т, Δ – водотоннажність судна в т. Перед завантаженням зерна капітан судна повинен показати, що під час всього рейсу остійність судна буде відповідати наведеним вимогам. Приклад 2.8. Перевірити остійність суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” при перевезенні зерна з питомим завантажувальним об’ємом 1,46 м³/т (щільність 0,685 т/м³) і 100% запасів. Згідно таблиці А.1 розміри вантажного трюму 1 l×b×h = 32,66×13×10 м, вантажного трюму 2 l×b×h = 51,22×13×10 м. Середня висота пустоти, розрахованої відповідно п. 5.1 «Правил перевозки зерна» Регістра судноплавства України при висоті трюму h=10 м vb =750 мм. В прикладі 2 водотонажність судна Δ = 11123 т, апліката центра тяжіння судна zg = 6,51 м вільні поверхні ΣγІх =842 тм. Згідно «Гідростатичним характеристикам» суховантажного “TIMBER NAVIGATOR” (див. додаток А) для Δ = 11123 т: апліката поперечного метацентра zm (KMT) =6,97 м. судна Поперечна метацентрична висота h = h0 – Δh = zm – zg - I x 842 0,38 ì . = 6,97 – 6,51 – 11123 Необхідна метацентрична висота l b vb (0,25b 0,645 vb b ) SF 0,0875 (32,66 51,22) 13 0,75 (0,25 13 0,645 0,75 13) 0,71м 0,38 м. 1,46 11123 0,0875 GM Перевезення зерна без додаткових заходів, які запобігають пересипанню (встановлення шифтінгбордсів*, мішкування і т.п.) в суховантажному судні “TIMBER NAVIGATOR”неможливе. * Шифтінгбордс – суцільний ряд дощок або металевих полос, які встановлюють по всій довжині трюмів для запобігання пересипанню зерна. 2.7 Непотоплюваність суден Непотоплюваність суден – одна із важливих морехідних якостей судна. Непотоплюваність – це здатність судна зберігати плавучість і остійність при затопленні одного або декількох відсіків. Відсік – це будь-яке приміщення судна, Непотоплюваність обмежене суден водонепроникними забезпечується поділом поверхнями. судна на ряд водонепроникних відсіків, відповідною висотою надводного борту та водонепроникними закриттями люків, дверей, горловин та інших отворів. Посадка і остійність непошкодженого судна в усіх експлуатаційних випадках завантаження повинна бути такою, щоб були виконані вимоги до аварійної посадки і остійності непошкодженого судна. Дуже важливо, щоб судно при отриманні пробоїни тонуло не перекидаючись. Тобто щоб його остійність до останнього моменту була позитивною. Ступінь непотоплюваності визначається числом відсіків, затоплення яких не викликає загибелі судна. В абревіатурі класу судна Регістра судноплавства України і Російського морського Регістра судноплавства є значок 1 , 2 або 3 , який означає число суміжних відсіків, при затопленні яких судно остається на плаву з достатньою остійністю. В залежності від призначення судна на стадії проектування конструктивно забезпечують відповідну одно, двох або трьох відсічну непотоплюваність. Затоплювані відсіки діляться на чотири категорії Перша категорія – відсіки, що при пробоїні повністю заповнюються водою без створення повітряних подушок. Повітряна подушка – це шар повітря в верхній частині відсіку, яке не може вийти назовні і стиснене знизу водою. Друга категорія – відсіки, що затоплені частково, мають вільну поверхню, але не сполучаються із забортною водою. Третя категорія – відсіки, що затоплені частково і сполучаються із забортною водою. Четверта категорія – відсіки, що затоплені частково, сполучаються із забортною водою і мають в верхній частині повітряну подушку (тобто рівень води в відсіку менший рівня забортної води Кількість води, яка може влитися в відсік при пробоїні, залежить від того, яку частину об’єму відсіку займає вантаж або механізми. Це враховується коефіцієнтом проникності відсіку. Коефіцієнт проникності відсіку μ може змінюється від 0, коли, наприклад, цистерна повністю заповнена водою, до 1, коли цистерна порожня. При розрахунках, які виконуються в проектних організаціях, коефіцієнти проникності нормуються. Так, для приміщень, зайнятих механізмами, μ = 0,85, для житлових і порожніх приміщень μ = 0,95, для вантажних приміщень μ = 0,6. В умовах судна остійність при пробоїні (якщо немає на судні відповідної програми в комп’ютері) можна приблизно оцінити, використовуючи метацентричні формули остійності та діаграму статичної остійності. Воду, яка влилася через пробоїну, слід вважати за прийнятий рідкий вантаж з вільною чи без вільної поверхні. Основні вимоги до посадки та остійності пошкодженого судна: - початкова метацентрична висота не менше 0,05 м; - кут крену при несиметричному затопленні не повинен перевищувати 20º до випрямлення і 12º після вживання заходів для випрямлення судна; - протяжність ділянки діаграми статичної остійності з додатними плечима не менш ніж 20º ; - максимальне плече діаграми статичної остійності не менш ніж 0,1 м. На окремих суднах окрім «Інформації про остійність та міцність судна» є ще «Інформація про непотоплюваність судна», де розібрані всілякі випадки можливих пробоїн в борту чи в днищі судна і приведені вірогідні при цьому середня осадка, крен, диферент, метацентрична висота, діаграма статичної остійності. Наведені також рекомендації по випрямленню судна. Тому капітан і старший помічник судна повинні досконало вивчити всі рекомендації, наведені в «Інформації про непотоплюваність судна» і періодично оновлювати їх в пам’яті. Для всіх суден, в яких в класі судна є знак непотоплюваності, для забезпечення непотоплюваності для кожної водотонажності розраховується максимально допустима апліката центра тяжіння судна. Таблиця з максимально допустимими аплікатами центра тяжіння судна в залежності від водотоннажності приводиться в «Інформації про остійність». 2.8 Ходовість суден 2.8.1 Загальні положення Ходовість – здатність судна підтримувати задану швидкість руху при найменшій затраті потужності. Ходовість судна залежить від багатьох чинників. В першу чергу це потужність головного двигуна. Чим вона більша, тим буде більшою швидкість судна. Щоб збільшити швидкість судна вдвічі, треба потужність головного двигуна збільшити більш ніж в вісім (23) разів. По-друге (основне) – це досконала форма обводів підводної частини судна. На початковій стадії проектування вибирають оптимальну форму обводів на основі випробувань моделі судна в дослідному басейні в залежності від призначення судна. Або вибирають форму обводів тих суден, що чудово зарекомендували себе в експлуатації. По-третє – оптимально спроектований гребний гвинт та гвинторульовий комплекс. В четверте – шереховатість поверхні підводної частини судна. Свіжопофарбоване судно (після докування) розвиває більшу швидкість при меншій потужності головного двигуна, ніж обросле балянусом. Головний двигун через гребний гвинт витрачає свою потужність на подолання опору води руху судна. 2.8.2 Опір руху суден На корпус судна, що рухається, діє тиск води на підводну частину судна і тиск повітря на надводну. Тиск води на підводну частину судна складається з гідростатичного і гідродинамічного тиску, який залежить від швидкості руху, форми обводів корпусу та інших чинників. Рівнодіюча гідродинамічного тиску направлена в сторону, протилежну руху судна. Горизонтальна складова рівнодіючої гідродинамічного тиску протидіє руху судна і називається опором буксирування. В усіх підручниках опір буксирування записують формулою R c v 2 2 ( S S â÷ ), де с – коефіцієнт повного опору; ρ – густина води в т/м³; v – швидкість руху судна в м/с; S – змочена поверхня голого корпусу; Sвч – змочена поверхня виступаючих частин. Для того, щоб судно рухалося з постійною швидкістю, необхідно прикласти до нього силу, рівну силі опору і протилежно направлену. Ця сила називається упором. Вона створюється гребним гвинтом або іншим рушієм. Добуток опору буксирування на швидкість називається потужністю буксирування. Nб = R × v (кВт). Потужність головного двигуна на виході гребного валу називають ефективною потужністю. Відношення потужності буксирування до ефективної називається пропульсивним коефіцієнтом. Nб . Ne На одногвинтових транспортних суднах пропульсивний коефіцієнт коливається в границях 0,40 … 0,80. Буксировочний опір поділяють на дві складові – опір тиску і опір тертя. В свою чергу опір тиску поділяють на опір форми і хвильовий опір. Їх назви говорять самі за себе. Таким чином повний опір води R = Rf + Re + Rw, де Rf – опір тертя; Re – опір форми (або вихровий опір); Rw – хвильовий опір. На судні опір води (упор гвинта) можна приблизно визначити по формулі R 0,98 N (кН), 0,514 v де N – потужність головного двигуна в кВт, η – пропульсивний коефіцієнт комплексу корпус - рушій, v – швидкість судна в вузлах. В багатьох підручниках пропульсивний коефіцієнт комплексу корпуc – рушій рекомендується розрахувати по формулі Лаппа η = 0,885 – 0,00115 n √L, де n – частота обертання гребного гвинта в 1/с, L – довжина судна між перпендикулярами в м. Але ця формула дає завищені значення пропульсивного коефіцієнта, який не перевищує 0,7-0,8. При розрахунках ходовості використовують коефіцієнти подібності – число Фруда і число Рейнольдса. Число Фруда Fr = 0,514 v , gL де v – швидкість судна в вузлах, g = 9,81 м/с2, L – довжина судна між перпендикулярами в м. Число Рейнольдса Re = 0,514 vL , де v – швидкість судна в вузлах, L – довжина судна в м, γ – кінематична в’язкість рідини в м2/с. Для морської води при температурі 20ºС кінематична в’язкість ν ≈ 1,05×10-6 м2/с. Для водотонажних суден значення числа Фруда коливається від 0,2 до 0,3. При русі судна на мілині збільшується осадка за рахунок зменшення тиску води на днище і зростає опір буксирування. При швидкості судна vk = gH (де Н – глибина води) перед судном утворюється одиночна хвиля і різко зростає опір. Ця швидкість називається критичною. При глибині води Н = 8 м критична швидкість vk = gH = 9,81 8 = =8,86 м/с =17,2 вуз. Приклад 2.9. Визначити опір руху суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR”при осадці по вантажну марку, прийнявши пропульсивний коефіцієнт комплексу корпуc – рушій η = 0,75. Згідно Додатку А потужність головного двигуна суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” N = 2970 квт, швидкість з вантажем v = 13,7 вуз. Опір руху судна R 0,98 N 0,98 2970 0,75 310 кн ≈31,6 тс. = 0,514 13,7 0,514 v Приклад 2.10. Визначити число Фруда і число Рейнольдса для суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” При швидкості судна 13,7 вуз і довжині між перпендикулярами L = 112,29 м: число Фруда v 0,514 13,7 0,212 , = 9,81 112 ,29 gL Fr = число Рейнольдса Re = vL = 0,514 13,7 112,29 9 = 0,75 10 . 6 1.05 10 2.8.3 Шляхи зменшення опору руху суден Одна з найбільших витрат при експлуатації суден – витрати на горюче – мастильні матеріали. Тому всілякі дії, направлені на зменшення опору руху суден, були, є і завжди будуть актуальними. Існує безліч методів зменшення опору руху суден. Одні реальні – інші на даний час фантастичні. Методи зменшення опору руху суден поділяються на методи зменшення в’язкістного опору (тертя і форми) і хвильового. Відомі наступні методи зменшення опору тертя. Реальні – періодичні докування суден з очищенням підводної частини від балянусу і пофарбуванням. На даний час фантастичні – часткова заміна турбулентного руху води в приграничному шарі ламінарним за рахунок зміни фізичних властивостей води на поверхні корпусу введенням поверхнево-активних речовин, підігрівом поверхневого шару або введенням в нього повітря. Гасіння в приграничному шарі турбулентності також можливе покриттям поверхні корпусу пружним, легко деформованим матеріалом. Зменшення опору форми можливо за рахунок покращення обводів кормової кінцівки корпусу і використання носових бульбів. Ефективним способом зменшення хвильового опору, окрім використання носових бульбів, є побудова напівзанурених суден з малою площею ватерлінії. 2.8.4 Рушії Рушій – це пристрій, що долає опір руху судна. Першими рушіями були і зостаються до цього часу вітрило і весло. Перше перетворює енергію вітру в роботу, що долає опір руху судна. Друге – енергію м’язів людини. З появою парових машин з’явилося гребне колесо, яке зараз майже повністю витіснене гребним гвинтом. Зараз гребний гвинт – рушій переважної більшості суден. Ще на деяких спортивних суднах використовуються водомети. Як гребний гвинт, так і водомет відкидають від судна маси води і тим створюють силу, яка штовхає судно. Гребні гвинти діляться на гвинти фіксованого і гвинти регульованого кроку. Перші – це деталі, другі – механізми судна. Типовий гребний гвинт фіксованого кроку показаний на рисунку 6. Рисунок … – Гребний гвинт фіксованого кроку (ВФШ) і схема створення упорного тиску елементарної площадки лопасті гвинта Рисунок – Гребний гвинт регульованого кроку (ВРШ) з поворотно шатунним механізмом зміни кроку 1 – лопасті гвинта, 2 – ступиця, 3 – гребний вал, 4 – повзун зі штангою, 5 – палець шатуна. 6 – підшипник кореневого кінця лопасті, 7 – обтічник. Основні складові гребного гвинта – ступиця і приєднані до неї лопасті. Лопасті гребного гвинта – це профільовані крила, які здійснюють одночасно обертальний і поступальний рухи вздовж осі обертання. Діаметр гвинта (D) – це діаметр кола, що умовно проходить через кінці лопатей. Диск гвинта – це круг діаметром, рівним діаметру гвинта D з центром на осі гвинта. Площа диска гвинта Ad D 2 4 . Відношення площі всіх лопатей до площі диска гвинта zA , Ad де z – число лопастей гвинта; А – площа поверхні лопасті, називається дисковим відношенням. Дискові відношення гребних гвинтів транспортних суден мають значення від 0,35 до 0,80. Місце примикання лопасті до ступиці називається коренем лопасті. Гвинти бувають правого і лівого обертання. Якщо, дивлячись в корму судна, що віддаляється, бачимо, що гвинт обертається по годинниковій стрільці – це гвинт правого обертання. Якщо в протилежному напрямку – лівого. Бокова кромка лопасті, повернута в сторону обертання гвинта, називається вхідною, протилежна – вихідною. Поверхня лопасті, на яку діє при передньому ході реакція води, що відкидається, називається нагнітаючою поверхнею. Протилежна поверхня, що повернена в сторону корпусу судна, – засмоктуючою. Перетин лопасті циліндром, вісь якого співпадає з віссю гвинта, дає профіль лопасті. Для гребних гвинтів застосовуються сегментні і авіаційні профілі. Поверхні лопатей гребних гвинтів – це гвинтові поверхні. Крок гвинта (Н) – це відстань по осі, на яку переміщається гвинт за один оберт при русі в твердому середовищі (нерухомій гайці). Гребний гвинт характеризується не кроком, а відношенням кроку до діаметра гвинта. Відношення H називається кроковим відношенням. D В воді гвинт, відкидаючи воду, проходить відстань hp менше кроку Н. Відстань hp називається лінійною ходою гвинта. hp vp n , де vp – швидкість судна в м/с; n – число обертів гвинта за секунду. Відносна хода гвинта (в долях діаметра гвинта) p hp D vp nD , де D – діаметр гвинта. Гребний гвинт працює в потоці води, збаламученої корпусом судна. Це впливає як на роботу гвинта, так і на сили, що діють на корпус судна. Корпус судна при русі захоплює за собою маси води і створює потік, направлений в сторону руху судна. Цей потік називається попутним потоком. Швидкість попутного потоку оцінюють в долях швидкості судна. Відношення w u , де u – середнє значення швидкості попутного потоку по v диску гвинта, називається коефіцієнтом попутного потоку. Для одно гвинтових суден коефіцієнт попутного потоку w 0,50 – 0,05, де – коефіцієнт загальної повноти судна. З іншого боку, працюючий за кормою гребний гвинт підсмоктує до себе маси води, внаслідок цього кормова кінцівка судна обтікається водою з більшою швидкістю, ніж в випадку, коли судно просто б буксирували. Тиск при цьому в кормі на підводну поверхню зменшується і з’являється додаткова сила Т, направлена проти руху судна. Ця сила називається силою засмоктування. Відношення t T , де Р упор гвинта, називається P коефіцієнтом засмоктування. Коефіцієнт засмоктування залежить від форми корпусу і приблизно оцінюється в долях попутного потоку. t ≈ (0,5 – 0,7) w. Відношення потужності, необхідної для буксирування судна, до потужності, що підводиться до гребного гвинта, Rv , N p де R – упор гвинта; v – швидкість судна; N p – потужність, що підводиться до гребного гвинта, називається пропульсивним коефіцієнтом. Пропульсивний коефіцієнт для одногвинтових суден η ≈ 0,4 – 0,8. Гребний гвинт, головний двигун і корпус судна зв’язані між собою як кінематично, такі динамічно. Зв'язок між двигуном і гвинтом полягає в наступному: кінематичний зв'язок – частота обертання гребного гвинта дорівнює (або кратна) частоті обертання колінчатого валу головного двигуна nгв = nдв; динамічний зв'язок – момент, що крутить гребний гвинт, дорівнює (або кратний) моменту на вихідному фланці колінчатого валу з урахуванням коефіцієнта корисної дії валопроводу Мгг = ηгв Мгд. При сталому русі судна всі залежності виконуються. Але якщо одна із величин змінюється, то автоматично змінюються і всі інші величини. Наприклад, змінюється число обертів колінчатого вала – змінюється момент на валу, змінюється швидкість судна. Дуже важливо, щоб гребний гвинт по своїм гідродинамічним характеристикам відповідав головному двигуну. Якщо при певних числах обертів гребний гвинт не вибирає повну потужність головного двигуна то такий гребний гвинт називають гідродинамічно легким гвинтом. Якщо навпаки, головний двигун перевантажений, то гребний гвинт гідродинамічно важкий. І потрібно зменшувати число обертів. Гребні гвинти регульованого кроку (ВРШ) дозволяють змінювати упор гвинта і його напрям (відповідно швидкість і напрям руху судна) при незмінному числі обертів. ВРШ – це складні механізми, набагато дорожчі від звичайних гвинтів фіксованого кроку. Окрім великої вартості ВРШ менш надійні, маса їх більша, експлуатація і ремонт їх більш дорогі і коефіцієнт корисної дії менший. Тому їх ставлять тільки на судна, в яких при експлуатації значно змінюється опір руху (буксири, риболовні траулери) або необхідно часто змінювати швидкість при проході в вузькостях, портах при швартовці і т.п. Рисунок … – Рушій типу «Азіпод» 2.9 Керованість суден Керованістю називається здатність судна рухатися по заданій траєкторії. В керованість входить як стійкість на курсі, тобто спроможність рухатися прямолінійно, так і повороткість, тобто здатність судна змінювати напрям належним чином. Окрім цього до керованості відносяться маневри, які використовуються при швартовці, при спільному русі з іншими суднами, при утриманні судна в умовах вітру, хвилювання моря, на течії і в інших випадках. При цьому використовуються різні режими роботи рушіїв. Керованість судна в значній мірі залежить від його форми. Судна довгі і вузькі більш стійкі на курсі, але менш повороткі, ніж судна менш видовжені. Більшість суден не стійкі на курсі і для утримання їх на курсі необхідно з певним періодом перекладати кермо в ту і другу сторону на деякий кут. В зв’язку з цим існує поняття експлуатаційна стійкість на курсі, під якою розуміють здатність судна зберігати заданий напрям руху за допомогою періодичних перекладок керма. Ступінь експлуатаційної стійкості характеризується відношенням середнього кута відхилення судна від назначеного курсу до середнього значення необхідного кута перекладки керма і числом перекладок за одиницю часу. Основною характеристикою повороткості судна служить траєкторія, яку описує центр тяжіння судна при його русі з кермом, перекладеним на постійний кут. Ця траєкторія, а також сам процес руху судна, називається циркуляцією. Рисунок 15.1 – Циркуляція судна і її елементи Процес циркуляції прийнято ділити на три періоди. Перший період, маневровий, починається з моменту початку перекладки керма і закінчується кінцем перекладки. Другий, еволюційний, закінчується, коли параметри циркуляції приймуть сталий характер. Третій період, період сталої циркуляції, починається з закінченням другого і продовжується до тих пір, поки руль остається в перекладеному стані. Основні параметри циркуляції: - діаметр сталої циркуляції D – діаметр кола, яку описує центр тяжіння судна в третьому періоді циркуляції ; - видвиг l1 – відстань, на яку зміщується центр тяжіння судна в напрямку первинного курсу з моменту початку перекладки керма до точки, що відповідає зміні курсу на 90º; - прямий зсув l2 – відстань, на яку зміщується центр тяжіння від лінії первинного курсу до точки, що відповідає зміні курсу на 90º; - зворотний зсув l3 – найбільша відстань, на яку зміщується центр тяжіння судна від лінії первинного курсу в сторону, протилежну повороту; - кут дрейфу ß – кут між вектором швидкості центра тяжіння судна і діаметральною площиною ; - тактичний діаметр Dт – відстань між діаметральною площиною судна на початку повороту (на первинному курсі) і після зміни курсу на 180º. Числові значення вказаних параметрів циркуляції (в залежності від кута перекладки руля та завантаження судна) лежать в наступних межах: D = (3 …7) L, де L – довжина судна. l1=(0,6 …1,2)D; l2 = (0,5 …0,6)D; l3 = (0…0,1)D; Dт = (0,9…1,2)D. При русі судна на мілководді практично змінюються всі елементи, що характеризують циркуляцію. Діаметр циркуляції збільшується, зростає рискливість На судно при циркуляції діють наступні сили: - упор гвинта; - сила на відхилений руль; - відцентрова сила за рахунок криволінійної траєкторії; - сила опору руху, що діє на підводну частину судна. В маневровому та еволюційному періодах сили не врівноважені. Тому судно змінює швидкість і має від’ємне прискорення. В третьому періоді сили врівноважені. За рахунок відцентрової сили і того, що центр мас судна вище ватерлінії, на циркуляції судно має крен назовні. При вітрі окрім наведених вище гідродинамічних сил на судно діє аеродинамічна сила тиску вітру на надводну частину. Ця сила викликає як бокове зміщення (дрейф) судна, так і зміну курсу. Тому для підтримки заданого курсу потрібно перекладати кермо. В залежності від того, де знаходиться центр парусності, і курсового кута вітру, кермо приходиться перекладати або в сторону вітру або в сторону підвітряного борту. В першому випадку судно увалюється від вітру, в другому – приводиться до вітру. При русі судна на хвилюванні внаслідок періодично виникаючих сил і моментів судно рискає на курсі. При ході судна назустріч хвилям рискливість менше, ніж на попутному хвилюванні. Особливо значна рискливість спостерігається при русі судна на попутному хвилюванні при швидкості судна, близькій до швидкості бігу хвиль. В випадках, коли довжина судна близька до довжини хвиль, судно може втратити стійкість на курсі, буде захоплене хвилею, здійснить некерований розворот (брочінг) і розвернеться лагом до хвилі. При недостатній остійності судно може перекинутися. При обгонах і розходженнях суден, що йдуть паралельними курсами, при малих траверзних відстанях можуть виникати небезпечні випадки і навіть зіткнення. Причина в тому, що при малій відстані між бортами суден і значній швидкості зменшується тиск води на внутрішні борти і з’являється значна поперечна сила, що притискує судна одне до одного. Тому при обгонах і розходженнях треба мати достатню траверзну відстань і зменшувати швидкість. При гальмуванні судна шлях гальмування і час, за який судно цей час проходить з вантажем і з баластом є на лінійних графіках гальмування, які є в таблиці маневрових елементів судна, що вивішується в ходовій рубці, та в лоцманській карточці судна. Ці дані отримують при ходових випробуваннях тільки що побудованого судна. На багатьох суднах, яким часто доводиться проходити вузькостями при малих швидкостях та швартуватися, встановлюють засоби активного управління судном. В основному це підрулюючі пристрої. Ще використовуються поворотні гвинтові колонки та крильчаті рушії. Підрулюючий пристрій – це тунель, який тягнеться від одного борта до другого, а в ньому гребний гвинт, що якимось чином приводиться в обертання в ту чи іншу сторону. Поворотні гвинтові колонки (азіподи) – це обтічні гондоли, які можуть повертатися на 180º. З одного кінця гондоли встановлений гребний гвинт, який приводиться в дію електродвигуном (або іншим способом). Поворотні гвинтові колонки використовуються як рушії на круїзних пасажирських суднах. Крильчатий рушій – це своєрідний диск, вмонтований урівень з обшивкою днища, який обертається за допомогою суднового двигуна. По колу диска перпендикулярно до нього встановлено чотири або вісім лопатей, які обертаються як разом з диском, так і навколо своєї осі. За допомогою привода управління лопатями можна при незмінному напряму обертання диска створювати упор в любому напрямку. Крильчаті рушії мають невисокий к.к.д., складні використовуються в край рідко. в виготовленні, дорогі, тому вони 2.10 Хитавиця суден Хитавиця – коливання судна від дії хвиль або інших зовнішніх сил. Судно, як вільно плаваюче тіло, має шість ступенів свободи. Відповідно до цього розрізняють шість видів хитавиці – три зворотнопоступальні (вертикальна, повздовжня і поперечна) і три обертальні (бортова, кільова і рискання). Рисунок… – Види хитавиць 1 – повздовжня вісь, 2 – поздовжній рух, 3 – бортова (бокова) хитавиця, 4 – поперечна вісь, 5 – поперечний рух (дрейф), 6 – кильова хитавиця, 7 – вертикальна вісь, 8 – вертикальна хитавиця, 9 – рискання. Хитавиця, як любий коливальний рух, характеризується періодом Т і амплітудою Θ. яка вимірюється або в градусах, або в метрах. По мірі впливу на судно ці шість видів хитавиці розташовуються в наступному порядку: - бортова – обертальні коливання навколо повздовжньої осі судна; - кільова – обертальні коливання навколо поперечної осі судна; - вертикальна – зворотно-поступальні коливання вздовж вертикальної осі; - поздовжня – зворотно-поступальні коливання вздовж поздовжньої осі; - поперечна – зворотно-поступальні коливання вздовж поперечної осі; - рискання – обертальні коливання навколо вертикальної осі судна Три останні види мало впливають на судно і їх майже не вивчають. Періоди хитавиць: - бортової Т = 2cB h (капітанська формула), де с = 0,373 + 0,023B/d – 0,043L/100 – інерційний коефіцієнт, В – ширина судна в м, L – довжина судна в м, d – осадка судна в м. h – метацентрична висота в м; - кільової і вертикальної Тυ ≈ Тζ ≈ 2,5√d. Хитавиця судна із-за опору води дуже швидко затухає, якщо немає збуджуючих факторів. Основна причина хитавиці суден – хвилювання води від дії вітру. Хвилі, які спостерігаються на поверхні моря, виникають головним чином від дії вітру. Катинка из ВМФ портала Основні параметри морських хвиль: - вершина хвилі – найвища точка гребеня хвилі; - підошва – найнижча точка улоговини хвилі; - висота (h) – відстань по вертикалі між вершиною і підошвою хвилі; - довжина (λ) – відстань по горизонталі між гребенями суміжних хвиль; - період (τ) – час, за який хвиля проходить відстань, рівну її довжині; - крутизна έ = h – відношення висоти хвилі до її довжини; - швидкість(с) – швидкість переміщення гребеня хвилі в напрямі її бігу. Для відкритих районів океану τ = 0,8 √λ, с =1,25√λ. 2 c2 Відповідно λ = . 0,64 1,56 Коли судно рухається, то на нього набігають хвилі не з істинним періодом, а з відносним (який здається). Відносний період залежить від швидкості судна і напряму руху відносно хвиль. Відносний період набігання хвиль τв = 1,25 0,514 v Sin , де v – швидкість судна в вузлах, α – курсовий кут до фронту гребенів хвиль (на зустрічному чи попутному хвилюванні α = 90´). (+) відноситься до руху судна проти хвиль, (-) – до руху за хвилями. На зустрічному хвилюванні τв = 1,25 0,514 v , При плаванні на судно діє комбінація всіх видів хитавиць. Але в залежності від напряму руху судна відносно хвиль може переважати бортова або кільова хитавиця. Хитавиця негативно впливає як на саме судно, так і на людей на ньому. До шкідливих наслідків хитавиці відносять: - зменшення швидкості судна через збільшення опору руху; - погіршення режиму роботи двигунів та гребних гвинтів; - поява додаткових зусиль від сил інерції і ударів хвиль; - можливе ослаблення розкріплення вантажів; - шкідливий фізіологічний вплив на людей Поведінка судна при хвилюванні моря залежить від форми і розмірів корпусу, завантаження, швидкості руху, характеру хвилювання, курсового кута руху судна відносно руху хвиль, характеристик вітру, глибини моря і рельєфу дна. Виділяють два режими плавання судна при хвилюванні моря. Перший – коли судно не змінює курс. Може тільки трохи збавити швидкість, щоб зменшити удари хвиль, заливання палуби і амплітуду хитавиці. Другий – режим штормування. При ньому для безпеки плавання змінюють курс і швидкість судна. При русі судна на хвилюванні можуть виникати наступні явища. Основний/гармонічний резонанс – значне збільшення амплітуд хитавиці судна. яке спостерігається, коли збігаються період хвилювання, і період власних коливань судна. Гармонічний резонанс виникає, коли є поновлююча сила або момент. Найбільш небезпечним вважається резонанс бортової хитавиці. Резонанси кільової і вертикальної хитавиці менш небезпечні, але вони можуть створювати ряд явищ, таких як слемінг, заливання, збільшення навантаження за рахунок сил інерції і параметричний резонанс. Слемінг – явище гідродинамічного удару в носовій частині судна в результаті взаємодії з хвилею. Заливання – явище попадання води на палубу, коли хвиля більша за надводний борт судна. Брочінг – явище захвата судна хвилею, яке супроводжується втратою керованості, розворотом судна лагом до хвиль і перевертанням. Виникає при значній швидкості судна на попутному хвилюванні. Найбільш вірогідний, коли довжина судна близька до довжини хвилі і швидкість судна близька до швидкості бігу хвиль. Параметричний резонанс – різке збільшення коливань при періодичному прикладенні незначних зусиль з частотою, рівною частоті власних коливань. Зміною швидкості і напряму руху судна відносно хвиль можна вийти із резонансної зони. Для цього існують спеціальні штормові діаграми. Одна з таких діаграм – універсальна штормова діаграма Ю.В. Ремеза. Різні судна на хвилюванні ведуть себе по різному. Але є певна закономірність. Ступінь вірогідності виникнення наслідків руху судна на хвилюванні (дуже мала, мала, середня і велика) при різних напрямах руху хвиль по відношенню до курсу судна приведена в таблиці. Таблиця – Вірогідність виникнення наслідків руху судна на хвилюванні Параметр Втрата швидкості Вертикальна хитавиця Кільова хитавиця Слємінг Навантаження на корпус Дрейф Бортова хитавиця Основний резонанс бортової хитавиці Параметричний резонанс Втрата остійності Брочінг Заливання Розгін гвинта Рискання Напрям хвиль Лагом Раковина 90˚ 135˚/ 215˚ мала мала велика середня Зустрічний 0˚ велика середня Скуловий 45˚ / 315˚ середня середня Попутний 180˚ мала середня велика велика велика середня велика велика середня дуже мала середня середня дуже мала середня мала дуже мала середня мала дуже мала дуже мала середня дуже мала дуже мала велика велика середня середня велика велика мала середня велика мала середня середня мала мала дуже мала дуже мала велика мала дуже мала дуже мала дуже мала велика мала середня середня дуже мала середня мала середня велика середня мала велика велика велика велика мала велика мала Приклад 2.11. Визначити періоди власних коливань при бортовій, кільовій і вертикальній хитавицях суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” з однорідним вантажем щільністю 0,685 т/м³ і 100% запасів. В суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” з однорідним вантажем щільністю 0,685 т/м³ і 100% запасів осадка d = 7,22 м, метацентрична висота h = 0,38 м (див. приклад 2.2). Період бортової хитавиці Т = 2cB h = 2 0,375 15 ,9 0,38 12 c, де с = 0,373 + 0,023 B / d – 0,043 L / 100 = 0,373 + 0,023 × 15,9 / 7,22 – 0,043 × × 112,29 / 100 = 0,375 – інерційний коефіцієнт. Періоди кільової і вертикальної хитавиць Тφ ≈ Тζ ≈ 2,5√d = 2,5 √7,22 = = 6,7 с. Приклад 2.12. Визначити довжину резонансних хвиль при бортовій, кільовій і вертикальній хитавицях суховантажного судна “TIMBER NAVIGATOR” з однорідним вантажем щільністю 0,685 т/м³ і 100% запасів при стоянці. Довжина резонансної хвилі при бортовій хитавиці при стоянці судна 2 12 2 225 м. λ= 0,64 0,64 Довжина резонансної хвилі при кільовій і вертикальній хитавицях при стоянці судна 2 6,7 2 70 м. λ= 0,64 0,64 2.11 Міцність суден Міцність корпусу судна, хоч і не є безпосередньо морехідною якістю судна, дуже важлива для безпечної експлуатації. Судно і всі його складові не повинні ламатися чи змінювати свою форму від тих сил, які на них діють. Сили ці найрізноманітніші – вага складових маси судна, тиск води та вітру на зовнішню обшивку судна, удари хвиль, сили інерції при хитавиці, зусилля від якірного ланцюга чи швартовного тросу і багато інших. Наука про міцність судна називається будівельною механікою і є однією з профілюючих дисциплін в кораблебудівельних ВУЗах чи факультетах. Це спеціалізоване відгалуження науки про міцність – опору матеріалів. Міцність корпусу поділяють на загальну і місцеву. Загальна міцність – це міцність всього судна, як балки змінного по довжині поперечного перерізу, що врівноважує всі діючі на судно сили. Місцева міцність – це міцність окремих елементів корпусу судна. З точки зору будівельної механіки корпус судна – це балка, складена з вертикальних (вертикальний кіль, днищеві стрингери, борти, повздовжні переборки, комінгси люків) та горизонтальних (горизонтальний кіль, обшивка днища, настил другого дна, настил палуб) повздовжніх елементів, які тягнуться на значну по довжині частину судна. На цю балку зверху діють сили ваги корпусу, механізмів, пристроїв, та сили ваги всіх вантажів судна, що входять в дедвейт. Знизу на балку діють сили підтримки – сили тиску води на підводну частину судна. Сили ваги і сили підтримки загалом по судну врівноважені. Але якщо взяти якусь окрему частину судна, то на ній переважать або сили ваги, або сили підтримки. В результаті в кожному перерізі судна діють сили, що перерізують судно і згинаючі моменти. Відповідно в кожній точці перерізу виникають дотичні і нормальні напруження. Міцність судна згідно з вимогами Класифікаційних товариств розраховують в конструкторських бюро для найбільш небезпечних випадків, що можуть трапитися при експлуатації судна. Тому поломка судна в нормальних умовах експлуатації малоймовірна. Але на старих суднах, корпус яких схильний до дії корозії, поломки судна можливі. Судно, як балка, може прогинатися або перегинатися. Судно прогинається на тихій воді тоді, коли найбільше вантажу розміщено в середині судна. Якщо вантаж зосереджений по кінцях судна, то судно перегинається. До того ж, якщо при хвилюванні судно потрапить на вершину хвилі, то перегин збільшиться. Так само, якщо судно потрапить на підошву хвилі і вантаж зосереджений в середині судна, буде значний перегин. Місцева міцність – це міцність окремих складових судна. З точки зору міцності елементи корпусу судна діляться на пластини і балки. Пластина – це елемент, в якого висота (товщина) значно менша ніж ширина і довжина. Балка – це елемент, який гнеться і в якого довжина значно більша за ширину і висоту. В свою чергу балки і пластини при з’єднанні між собою утворюють рами або перекриття. Рама – це плоска конструкція, де балки між собою з’єднані під деяким (найчастіше прямим) кутом. Перекриття – це об’ємна конструкція, де балки йдуть в двох напрямках. Теж здебільшого під прямим кутом. Найбільш складним перекриттям є днище, де повздовжні балки – вертикальний кіль і днищеві стрингери, а поперечні – флори. Перекриття взаємно пов’язані і опираються одне на одне. Перекриття днища опираються на борти і поперечні переборки. Бортові перекриття опираються на днище, поперечні переборки і палубу. Палубне перекриття опирається на поперечні переборки і борти. Перекриття поперечних переборок опираються на борти, палубу і днище. Всі повздовжні елементи корпусу (зовнішня обшивка, настил палуби, настил подвійного дна, вертикальний кіль, стрингери, карлінгси, повздовжні ребра жорсткості) вкупі розглядаються як єдина балка висотою, що дорівнює висоті судна, і шириною, що дорівнює ширині судна. Ця сукупність повздовжніх елементів в будівельній механіці має назву еквівалентний брус. Коли судно згинається, то елементи еквівалентного брусу або розтягуються, або стискаються. При перегині судна розтягуються елементи палуби, а елементи днища стискаються. При прогині судна навпаки – палуба стискається, днище розтягується. В науці про міцність є таке поняття – стійкість (по рос. устойчивость). Це є здатність конструкцій сприймати стискаючі зусилля. Якщо елемент не сприймає (або майже не сприймає) стискаючих зусиль, то його називають гнучким. Гнучкість елемента залежить в першу чергу від його довжини. Чим довжина більша, тим елемент гнучкіший. Гнучкість також залежить від площі поперечного перерізу та його форми. Чим площа поперечного перерізу більша, тим елемент менш гнучкий. Форма поперечного перерізу теж дуже впливає на стійкість елемента. Якщо ви візьмете лист жесті і почнете його стискати, то побачите, що він майже не сприймає стискаючих зусиль (гнеться). Але якщо ви цей лист звернете в трубку та ще й спаяєте стик, то побачите, як сильно збільшилася його стійкість. Залізні (а потім сталеві) судна почали будувати в першій половині 19-го століття. Менш ніж 200 років тому. До цього часу будували тільки з дерева. Товщини дощок, якими обшивали набор, були значними і проблеми стійкості не виникало. Та й довжини суден тих часів були значно менші, ніж зараз. Коли почали обшивати судно тонкими металевими листами, то почали траплятися поломки із-за того, що ці листи не сприймають стискаючих зусиль. Як вийшли з цього? Почали підкріплювати листи повздовжніми ребрами жорсткості. Так з’явилася повздовжня система набору судна. Крайні, найбільш навантажені листи, а це настил верхньої палуби та листи подвійного дна, підкріплюють повздовжніми ребрами жорсткості. Ще є одна проблема міцності судна. Вона називається концентрація напружень. Напруженням називають силу, яка приходиться на одиницю площі поперечного перерізу елемента. Одиниця виміру напружень в системі СІ – паскаль (Па). Це сила в один ньютон, яка припадає на 1 м2. Паскаль дуже мала величина і здебільшого за одиницю напруження приймають мегапаскаль (МПа). В метричній системі напруження в 1 кгс (кілограм сила) на 1 см2 дорівнює приблизно 0,1 МПа. Якщо ви під час дощу подивитесь, як тече вода по вулиці і кинете в цю воду камінець, то побачите, що вода, обтікаючи, забурлить в цьому місці. Щось подібне відбувається в конструкціях навколо вирізів. Напруження по кромці вирізу значно більші, ніж середні в конструкції. Поки вчені не навчилися боротися з цим явищем, бували аварії і навіть страшні – судна переламувалися навпіл. Як борються з цим явищем? В найбільш напружених елементах корпусу (наприклад в палубному стрингері) забороняється робити вирізи. Вирізи роблять або круглими, або овальними. Якщо овальними, то довгою віссю вздовж судна. Кути великих вирізів, наприклад кути вантажних люків, закругляють. Окрім того вчені-металурги розробили такі суднобудівні сталі, які не тільки добре зварюються, але й мало чутливі до всіляких надрізів. В суднових умовах контроль загальної міцності судна здійснюють, обраховуючи сумарний статичний момент мас дедвейту відносно середини судна. При цьому відстань вантажу до середини судна як в носовій, так і в кормовій частині судна приймається позитивною. Якщо ΣРі ×Xi значна, то судно перегинається. Якщо незначна – прогинається. Цей принцип закладений в комп’ютерну програму перевірки загальної міцності судна, яка є на переважній більшості суден. Форма таблиці розрахунку вихідних даних для оцінки загальної міцності судна приведена в таблиці 4. Таблиця 4 – Розрахунок моменту дедвейту Маса [Х], Р×[Х], Р, т м тм ……………………………………………. ……. ….. ……. ……………………………………………. ……. ….. ……. ……………………………………………. ……. ….. ……. Найменування складових дедвейту Всього Σ Якщо якась складова дедвейту розташована по обидві сторони від міделя, то її розбивають на дві частини і записують кожну частину окремо зі своїм [X]. На тих суднах, де можуть виникнути проблеми з міцністю, є «Інформація про міцність судна для капітана», в якій розглянуті найбільш важкі варіанти завантаження судна, безпечний порядок завантаження і розвантаження, способи оцінки міцності. Приведені також допустимі навантаження на днище, палуби, кришки вантажних люків. На більшості сучасних суден в «Інформації по остійність» розглянуто декілька десятків можливих випадків завантаження. І для кожного з цих випадків приведені епюри (графіки) фактичних і допустимих згинаючих моментів і перерізуючих сил по всій довжині судна. В тому випадку, коли немає на судні комп’ютерної програми перевірки загальної міцності судна, завжди можна знайти найбільш близький випадок до даного реального і по ньому оцінити загальну міцність судна. Додаток А Основні характеристики судна “TIMBER NAVIGATOR” Призначення – суховантажне судно для перевезення важких вантажів і контейнерів Завод – будівник Damen Shipyards Bergum (Нідерланди) Корпус судна збудований в Миколаєві на заводі «Океан» Рік побудови – 2011 Довжина максимальна Lmax = 118,1 м Довжина між перпендикулярами Lpp = 112,29 м Ширина В =15,9 м Висота борту D = 8,8 м Осадка d = 7,2 м Водотонажність по вантажну марку Δ = 11086 т Дедвейт ΔW = 8270 т Маса і координати центра мас порожнього судна: Δо = 2804 т, xg = 49,75м, yg = -0,543 м, zg = 7,626 м. Головний двигун MaK 9M25C N =2970 кВт Частота обертання гребного гвинта n = 130 об./хв. Швидкість з вантажем v = 13,7 вуз. Витрата палива при русі 15 т Витрата палива на стоянці 2,8 т Таблиця А.1 – Вантажні трюми Позначення l × b × h, м Об’єм, м³ X, м Y, м Z, м Hold 1 FWD 32,66 × 13,0 × 10,0 3856 85,75 0 6,19 Hold 2 AFT 51,12 × 13,0 × 10,0 6645 49,21 0 6,29 Таблиця А.2 – Цистерни водяного баласту (γ = 1,025 т/м³) Позначення Об’єм, м³ Маса, т X, м Y, м Z, м 1 FP) WB CL 225,8 231,45 109,636 0 4,367 2 DB WB CL 84,54 86,65 98,84 0 0,668 2 LT WB PS 1j2,74 105,314 98,815 - 5,401 5,175 2 LT WB SB 1j2,74 105,314 98,815 5,401 5,175 3 DB WB CL 100,42 102,927 89,71 0 0,638 3 LT WB PS 124,24 127,345 89,493 - 6,222 3,945 3 LT WB SB 124,24 127,345 89,493 6,222 3,945 4 WT WB PS 139,03 142,507 77,634 -7,274 5,061 4 WT WB SB 139,01 142,489 77,633 7,274 5,061 5WT WB PS 139,18 142,663 63,44 -7,275 5,058 5 WT WB SB 139,01 142,663 63,44 7,275 5,058 6 DB WB PS 104,20 106,801 49,95 -4,521 0,672 6 DB WB SB 104,22 106,822 49,95 4,522 0,672 6 WT WB PS 125,26 128,393 49,95 -7,275 5,058 6 WT WB SB 125,27 128,398 49,95 7,275 5,058 7 DB WB PS 102,07 104,625 37,242 -4,465 0,678 7 DB WB SB 102,08 104,631 37,242 4,465 0,678 7 WT WB PS 125,20 128,335 37,172 -7,275 5,058 7 WT WB SB 125,20 128,335 37,172 7,275 5,058 8 DB WB PS 108,71 111,432 23,71 -4,247 1,560 8 DB WB SB 108,99 111,711 23,72 4,249 1,566 8 WT WB PS 129,29 132,524 23,977 -7,264 5,366 8 WT WB SB 129,29 132,524 23,977 7,264 5,366 9 AP WB PS 96,33 98,74 2,80 -0,03 7,596 9 AP WB SB 96,33 98,74 2,80 0,03 7,596 Таблиця А.3 – Цистерни палива, води, мастил Позначення Об’єм, м³ Маса, т X, м Y, м Z, м γix, тм 30MGO Bunker PS 24,1 21,7 12,90 -6,62 7,25 4,6 30aMGO BunkerPS 21,2 19,1 3,92 -5,83 7,25 9,2 31MGO Day PS 11,9 10,7 12,90 -4,62 7,25 - 20 DB HFO PS 114,7 108,9 77,63 -4,50 0,67 330 20 DB HFO SB 114,7 108,9 77,63 4,50 0,67 330 21 DB HFO PS 115,4 109,6 63,40 -4,52 0,67 334 21 DB HFO SB 115,4 109,6 63,40 -4,52 0,67 334 22 HFO Day 1 SB 8,9 8,5 12,20 4,60 7,15 - 23 HFO Day 2 SB 8,9 8,5 12,20 4,60 7,15 - 24 HFO Settl SB 19,2 18,3 14,20 6,43 7,15 73 25 LO CIRC CL 5,8 5,2 12,53 0 1,21 - 26 HYDR OIL SB 1,1 1,0 4,50 4,62 8,10 - 27 LO ME SB 13,5 12,1 3,93 6,52 7,33 - 28 LO AE SB 6,7 6,0 3,83 4,62 6,56 - 41 FW PS 26,3 26,3 8,83 -5,41 4,96 32 42 FW SB 26,3 26,3 8,83 5,41 4,96 32 Стічні 136,2 131,1 13,2 -0,06 3,48 Таблиця А.4 – Гідростатичні характеристики (t = 0 м) d м V Δ γ = 1,000 т/м³ γ = 1,025 т/м³ q МТС LCB LCF KMT т/см тм/см м м м 6,00 8790,8 9010,6 16,92 134,22 57,68 53,62 6,83 6,25 9205,4 9435,8 17,09 138,04 57,49 53,09 6,84 6,50 9624,3 9864,9 17,27 142,04 57,29 52,61 6,86 6,75 10047,3 10298,5 17,42 146, 05 57,08 52,17 6,90 7,00 10473,9 10735,8 17,54 149,22 56,87 51,89 6,93 7,25 10902,9 11175,4 17,63 151,46 56,68 51,76 6,97 Таблиця А.5 – Плечі остійності форми (Пантокарени), м Δ, т 0˚ 10˚ 20˚ 30˚ 40˚ 50˚ 60˚ 9100 0 1,218 2,449 3,698 4,850 5,716 6,194 9600 0 1,216 2,441 3,662 4,804 5,663 6,146 10000 0 1,216 2,437 3,636 4,764 5,616 6,104 10400 0 1,217 2,434 3,611 4,723 5,565 6,061 10900 0 1,218 2,431 3,585 4,670 5,497 6,003 11200 0 1,219 2,430 3,576 4,633 5,454 5,967 Таблиця А.6 – Площа і апліката центра парусності d Без контейнерів на палубі 3 ряди контейнерів на палубі м А, м² Z, м А, м² Z, м 6,00 983 12,01 1509 13,12 6,25 954 12,19 1479 13,27 6,50 924 12,37 1450 13,40 6,75 895 12,56 1420 13,55 7,00 865 12,76 1391 13,68 7,20 841 12,92 1367 13,80 Перелік літератури 1 Кацман Ф.М., Дорогостайский Д.В. и др. Теория и устройство судов. – Л.: Судостроение, 1991 – 416 с. 2 Сизов В.Г. Теория корабля: Учебн. пособ. – 2-е изд., с испр. / Одесск. национальн. морская акад. – Одесса: Фенікс, 2004. – 284 с. 3 Жинкин В.Б. Теория и устройство корабля: Учебник – 2-е изд., исправ. и доп. – СПб.: Судостроение, 2000 – 336 с., ил. 4 Правила класифікації та побудови морських суден. Кн. 2. – К.: Регістр судноплавства України, 2011– 400 с. 5 Інтернет
