1.10. Мореходные качества судов

Плавучестью называется способность судна плавать с заданной осадкой, неся на себе определенную нагрузку (груз, людей, снабжение и т.д.).

На плавающее судно действуют следующие силы (рис.19, 20):

- сила веса всех его частей Р, направленная вертикально вниз и приложенная в центре тяжести (ЦТ)G;

- гидростатические силы давления воды, действующие по нормалям к подводной поверхности судна. Горизонтальные составляющие этих сил взаимно уравновешиваются, а вертикальные составляющие приводятся к их равнодействующей – силе плавучести γV (γ – удельный вес забортной воды, V – объемное водоизмещение судна), направленной вертикально вверх и приложенной в центре величины (ЦВ), т.е. в центре тяжести подводного объема судна С.

Объемным водоизмещением называется объем погруженной части корпуса, выраженный в кубических метрах. Объемное водоизмещение служит мерой плавучести, а вес вытесняемой им воды называется весовым водоизмещением D и выражается в тоннах.

Объем водонепроницаемого корпуса выше грузовой ватерлинии, носит название запаса плавучести.

Рис. 19.Силы, действующие на судно

Остойчивость – это способность судна противостоять силам, вызвавшим его наклонение, и после прекращения действия этих сил возвращаться в первоначальное положение. Наклонения судна возможны по разным причинам: от действия волн, из-за несимметричного затопления отсеков при пробоине, от перемещения грузов, действия ветра и пр.

Наклонение судна в поперечной плоскости называют креном, а в продольной плоскости – дифферентом.

Различают начальную остойчивость, т.е. остойчивость при малых углах крена, при которых кромка верхней палубы начинает входить в воду (примерно 15° для высокобортных судов), и остойчивость при больших наклонениях.

П ри крене судна его центр тяжести останется на месте, а центр величины переместится в сторону крена. Точка пересечения линии действия силы поддержания с диаметральной плоскостью называется метацентром М. Расстояние от метацентра до центра тяжести судна называется метацентрической высотой h. Метацентрическая высота является мерой остойчивости судна и ее вычисляют в процессе проектирования судна для характерных случаев нагрузки. Значение поперечной метацентрической высоты для основных типов судов лежит в пределах 0,5-1,2 м и лишь у ледоколов достигает 4,0 м.

Правила Регистра требуют, чтобы для всех транспортных судов длиной 20 м и более начальная метацентрическая высота h при всех вариантах нагрузки, за исключением судна порожнем, должна быть положительной, т.е. h≥0. Случай отрицательной h для варианта нагрузки "судно порожнем" является в каждом случае предметом специального рассмотрения Регистра.

Рис. 20 Действие сил веса и поддержания на судно: а – в прямом и б – наклонном положении (без перемещения центра тяжести)

Непотопляемость – это способность судна после затопления части судовых помещений оставаться на плаву, сохраняя остойчивость и частично другие мореходные качества.

Непотопляемость обеспечивается запасом плавучести, величина которого равна объему надводной части корпуса судна, имеющего водонепроницаемые закрытия. Чтобы предотвратить распространение воды по судну, корпус делят на отдельные отсеки водонепроницаемыми переборками и палубами.

Ходкостью называется способность судна развивать заданную скорость при наименьших затратах мощности главного двигателя.

Увеличение скорости хода требует увеличения мощности главного двигателя. Чтобы увеличить скорость в "n" раз, необходимо мощность увеличить в "n³" раз.

Например, судно при мощности ГД = 1000 л.с. развивает скорость 9 узлов. Чтобы увеличить скорость до 18 узлов, требуется двигатель мощностью 8000 л.с., расход топлива увеличивается тоже в 8 раз.

Управляемость – это способность судна удерживать заданное направление движения или изменять его под действием пера руля.

Устойчивость на курсе – это способность судна удерживать направление своего движения. Устойчивость судна на курсе характеризуется числом перекладок руля за одну минуту для удержания судна на курсе. Судно считается устойчивым на курсе, если число перекладок не превышает 4 –6 за минуту, а отклонения от курса составляют 3° - 5°.

Качка судна – это колебательные движения, которые совершает судно на взволнованной или спокойной воде. Различают три вида качки судов:

а) вертикальную – колебания судна в вертикальной плоскости в виде поступательных перемещений;

б) бортовую (или боковую) – колебания судна в переменном крене то на один, то на другой борт;

в) килевую (или продольную) качку – это колебания судна в диаметральной плоскости то на нос, то на корму.

При плавании судна на взволнованной поверхности воды часто все три вида качки возникают одновременно или в различных комбинациях Качка судна вредно отражается на эксплуатационных и мореходных качествах.

Основные характеристики качки: амплитуда, размах и период качки (рис.21).

Амплитудой качки называется наибольшее отклонение судна от истинного положения, измеренное в градусах.

Размах качки – сумма двух последовательных амплитуд (наклонение судна на оба борта).

Период качки – время между двумя последовательными наклонениями или время, в течение которого судно совершает полный цикл колебаний, возвращаясь к тому положению, при котором начался отсчет.

Для уменьшения качки судна применяют успокоители качки, которые используются для успокоения наиболее неблагоприятной и опасной бортовой качки. Они бывают пассивные и активные. Пассивные успокоители: боковые (скуловые) кили, бортовые цистерны.

Рис. 21. Характеристики качки: а – амплитуда; б – размах; в – период качки

С
куловые или боковые кили – наиболее простой вид пассивного успокоителя качки. Они представляют собой пластины, установленные с внешней стороны корпуса судна с обоих бортов перпендикулярно скуловому поясу. Их длина составляет 0,3-0,5 длины судна, ширина килей выбирается таким образом, чтобы они не выходили за габариты корпуса судна и не повреждались при швартовке и плавании на мелководье. Скуловые кили – простое и эффективное средство. Они снижают амплитуду качки на 20-30%, а в отдельных случаях до 50%. Недостатком скуловых килей является небольшое снижение скорости хода на тихой воде (2-3%).

Контрольные вопросы:

1.По каким основным признакам делятся морские суда?

2.Назовите типы морских судов в зависимости от материала корпуса?

3.Какие бывают суда по типу главного двигателя?

4.Назовите классификацию судов по назначению.

5.Расскажите о назначении морских транспортных судов.

6.Какие бывают судовые системы по роду транспортируемого вещества?

7.Приведите пример специальной системы.

8. На какие потребители подается питьевая вода?

9.За счет чего создается давление в системах питьевой и пресной мытьевой воды?

10.Какие применяют на судах системы пожаротушения?

11.Перечислити системы водотушения.

12Что нельзя тушить забортной водой?

13.Какие меры безопасности необходимо применять при использовании объемного тушения в помещениях?

14.Что необходимо учитывать при тушении пожара водопожарной системой и поступления большого количества забортной воды на судно?

15.Назовите основные эксплуатационные и мореходные качества судна?

16.Что такое дедвейт судна? Его состав?

17.Что такое остойчивость судна? Как увеличить остойчивость? Что такое метацентрическая высота? Какие суда имеют наибольшую метацентрическую высоту?

18.Какие силы действуют на плавающее судно?

19.Чему равен один узел?

20. Перечислите виды качки и ее основные параметры. Какие технические решения применяют для уменьшения качки?