1. ЗАПАС ПЛАВУЧЕСТИ СУДНА. ГРУЗОВАЯ МАРКА.

Для обеспечения безопасности плавания судно должно обладать определенной потенциальной плавучестью - запасом плавучести, характеризуемой величиной непроницаемого для воды объема корпуса, расположенного выше действующей ватерлинии. Следовательно, запасом плавучести можно считать то количество грузов (или воды), которое судно может принять сверх уже находящихся на нем до полной потери плавучести.
Запас плавучести обычно выражается в процентах от водоизмещения судна с полным грузом, т.е. является относительным запасом плавучести. Если непроницаемый для воды надводный объем корпуса обозначить через VН, то относительный запас плавучести выразится отношением:

A = ( V_H / V ) × 100%

Относительный запас плавучести различен у судов разных типов и составляет: для пассажирских судов - около 80 %, сухогрузов - 25 - 50 % и танкеров - 15 - 25 %.
Сохранение запаса плавучести и его конструктивное обеспечение имеют жизненно-важное значение для всякого судна. Достаточный запас плавучести в процессе проектирования и постройки судна достигается рядом конструктивных мероприятий, к числу которых относятся: обеспечение достаточной высоты надводного борта, устройство водонепроницаемых закрытий и разделение судна на отсеки прочными водонепроницаемыми переборками и палубами. При отсутствии последних, любое повреждение подводной части судна может привести к полной потере запаса плавучести и гибели судна. Запас плавучести в этом случае конструктивно не обеспечен.

ГРУЗОВАЯ МАРКА

Чтобы избежать перегрузки судна при эксплуатации, установленное значение надводного борта фиксируют путем нанесения на каждом борту судна грузовой марки, состоящей из палубной линии, знака грузовой марки и марок, применяемых со знаком грузовой марки.
Различают обычную международную грузовую марку и специальные грузовые марки, которые наносят на борт некоторых судов помимо обычных марок (лесовозы, пассажирские суда загран. плавания) или взамен них (наливные суда, морские суда внутреннего плавания).
Грузовая марка имеет следующий вид:

В международную грузовую марку входит следующий ряд марок:
1. Летняя грузовая марка Л (S - summer) - минимальный надводный борт для летнего плавания судна в морской воде.
2. Зимняя - З (w - winter) - зимний надводный борт, который получают увеличением летнего на 1/48 летней осадки.
3. Зимняя грузовая марка для северной Атлантики - ЗСА (WNA - winter north atlantic). У судов длиной более 100,5 м этот минимальный борт совпадает с нормальным зимним. У судов дайной менее 100,5 м он увеличен на 50 мм, т.к. условия плавания судов сравнительно малых размеров более тяжелые.
4. Тропическая - Т (Т- tropical) - получена путем уменьшения летнего надводного борта на 1/48 летней осадки.
5. Грузовая марка для пресной воды - П (F - fresh water) - положение этой марки по высоте определяется вычитанием из летнего надводного борта значения изменения осадки судна при переходе из морской воды в пресную.
6. Тропическая марка для пресной воды - ТП (ТF - tropical fresh water) - ее получают уменьшением тропического надводного борта на величину изменения осадки при переходе из соленой в пресную.
Буквы Р С на марке обозначают - регистр СССР. 
Для лесовозов существует специальная лесная грузовая марка, которая наносится левее знака грузовой марки. Она уменьшает надводный борт, т.к. лес придает судну дополнительную плавучесть.
Пассажирские марки обозначаются литерами С1, С2, СЗ и т.д., расположены перпендикулярно вертикальной линии в корму.
Существует специальная грузовая марка для судов внутреннего плавания. Она имеет вид:

---

Назначение минимального надводного борта этих судов зависит от района плавания этих судов.
Судам, совершающим международные рейсы, регистром выдается ''международное свидетельство о грузовой марке", которое составляется на русском и английском языках.

Посадкой называется положение судна относительно поверхности воды. Судно, как твердое тело, имеет 3 степени свободы относительно поверхности (плоскости) воды. Поэтому посадку судна должны определять 3 параметра. Обычно используются следующие варианты параметров:

а) осадка носом: (Т_н), осадка кормой (Т_к) и угол крена ()

(осадка носом – заглубление носа, осадка кормой – заглубление кормы, угол крена– угол наклонения судна в поперечной плоскости);

б) осадка на миделе (Т_м), угол крена (), угол дифферента ()

или дифферент (d= Т_н- Т_к).Угол дифферента – угол наклонения судна в продольной плоскости - d/L/

Дифферент на нос и крен на правый борт считают положительными. Варианты посадки судна:

а) судно с креном и дифферентом;

б) судно сидит прямо и на ровный киль (= 0, = d = 0);

в) судно сидит прямо, но с дифферентом ( =0);

г) судно сидит на ровный киль, но с креном ( = d = 0).

Осадки судна определяют по маркам осадок, которые наносят на правом и левом бортах судна в носу, корме и на миделе, как можно ближе к перпендикулярам и миделю судна соответственно (рис.5.).

2.ПЛАВУЧЕСТЬ. ПОСАДКА И ЕЕ ПАРАМЕТРЫ.

3.СИЛЫ ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА СУДНО, УСЛОВИЯ РАВНОВЕСИЯ.

Плавучестью называется способность судна плавать по определенную ветерлинию, неся всю положенную нагрузку.
На судно, как на плавающее тело, постоянно действуют две кагетрии сил; силы тяжести (вес судна) и силы давления воды (гидростатические силы).
Равнодеиствующая сил тяжести, которая представляет собой сумму сил тяжести всех элементов судна, определяет вес судна Р. Сила веса при любых положениях судна всегда направлена вертикально вниз. Точка приложения силы веса называется центром тяжести судна и обозначается буквой G.
Равнодействующая гидростатических сил является результирующей всех сил, возникающих вследствие давления воды на поверхность корпуса судна. Она называется силой плавучести или силой поддержания D'. Сила плавучести направлена по вертикали вверх. Точка приложения силы плавучести называется центром величины. Эта точка обозначается буквой С и находится в центре тяжести подводного объема корпуса.

Сила плавучести D', согласно закону Архимеда, равна весу вытесненной воды в объеме, равном погруженной в жидкость части тела (корпуса): D' = γ×V. Удельный вес воды γ является переменной величиной. При выполнении расчетов, связанных с проектированием судов, обычно принимают γ =10,05 кн/м3для морской воды и γ = 9,81 кн/м3 для пресной.
Водоизмещение (масса) судна равна массе вытесняемой им воды:
D = ρ×V,

где V - объемное водоизмещение судна, м3 ;
ρ - плотность забортной воды.
Для пресной воды ρ = 1,0 т/м3, для морской ρ= 1,025 т/м3.
Из теоретической механики известно, что для равновесия тела, на которое действует две системы сил, необходимо и достаточно, чтобы равнодействующие этих сил были равны по величине и направлены по одной прямой в противоположные стороны. На основании этого правила для равновесия судна необходимо и достатчно, чтобы сила плавучести равнялась весу судна и центр тяжести G и центр величины С лежали на одной вертикали.
Обозначив координаты центра тяжести G через xg, y g,zg,а координаты центра величины С через xс, yс, zс, можно написать уравнения равновесия: 
1) D'=P или γ×V=P
2) XG=XC 
3) Y G=YC
Аппликаты Z Gи ZC характеризующие положение центра величины и центра тяжести по высоте, не связаны какой-либо зависимостью, но практически всегда у плавающего судна Z C< ZG, т.е. центр величины всегда лежит ниже центра тяжести.
Приведенные выше формулы представляют собой математическое выражение условий равновесия судна. Уравнения: D' = γ×V, γ×V=P называются основными уравнениями плавучести, т.к. они устанавливают связь соответственно между водоизмещением (массой) или весом судна и массой или весом вытесняемой им воды.
При наличии у судна крена и дифферента условие: γ×V=P' остается неизменным, а второе и третье условия меняются и принимают более сложный вид. Действительно, в случае посадки судна на ровн:ый киль, но с креном, условие расположения Ц.Т. и Ц.В. на одной вертикали запишется в
виде:

---

Это условие вытекает из расмотрения треугольника AGC, лежащего в плоскости мидель-шпангоута.

При посадке судна прямо, но с диффирентом это условие будет иметь вид:

Это уравнение получено из рассмотрения треугольника BGC, расположенного в ДП.

4. РАСЧЕТ ОБЪЕМНОЙ ВОДОТОННАЖНОСТИ СУДНА И КООРДИНАТЫ ЦЕНТРА ВЕЛИЧИНЫ.

Согласно закону Архимеда сила плавучести по модулю равна силе тяжести воды, вытесненной погруженной частью судна:

P=Q=g*D=g**V (8).

D – масса вытесненой судном воды (массовое водоизмещение);

V – объём подводной части судна (объёмное водоизмещение);

- массовая плотность воды;

g – гравитационное ускорение.

Тогда условие – 1 – можно записать в виде:

P=g*D или P/ g= D (9).

То есть масса судна (P/ g=М) равна массе вытесненной судном (массовому водоизмещению) воды, если судно находится в равновесии.

Условие – 2 – всегда выполняется, так как сила тяжести и поддержания всегда противоположно направлены.

Если судно находится в равновесии, то сила тяжести и поддержания действуют вдоль одной прямой. Поэтому, если судно сидит прямо и на ровный киль, то x_g= x_c и ,y_g= y_c. А при дифференте (но без крена) cоотношение между координатами центра тяжести и центра величины (удовлетворяющее условию – 3 - ) может быть определено из рассмотрения треугольника ACG (рис.6)

tg (10),

или:

x_c=x_g-(z_c-z_g)*tg (11).

Таким образом, при равновесии судна с дифферентом соотношение между координатами центра тяжести и центра величины должно удовлетворять уравнению (11).

5. МАССОВЫЕ И ОБЪЕМНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СУДНА.

Массовые характеристики судна

Полную массу судна принято разделять на две части. К первой части относятся массы, которые всегда находятся на судне и составляют массу судна порожнем. В эту часть включают металлический корпус с оборудованием, судовые устройства, системы, главные и вспомогательные механизмы и штатное снабжение. Сюда же относят массы воды, топлива и масла, находящиеся в котлах, механизмах и трубопроводах энергетических установок, подготовленных к запуску, и остатки жидких грузов в цистернах, которые не могут быть откачаны (мертвый запас), а также твердый балласт, если он постоянно находится на судне.

Ко второй части относят переменные грузы, т.е. грузы, массы которых могут быть различными от рейса к рейсу, а также изменяться в течение рейса. В эту часть включают перевозимый груз, запасы топлива, воды, смазочных и других расходных материалов, Команду с багажом, запасы провизии и принимаемый жидкий балласт. Все эти переменные массы составляют дедвейт судна, называемый также полной грузоподъемностью.

Дедвейт судна определяется как разность между водоизмещением судна по установленную для него расчетную грузовую ватерлинию при стандартной плотности воды и водоизмещением судна порожнем. Наряду с дедвейтом или полной грузоподъемностью используется понятие полезной или чистой грузоподъемности, состоящей из массы грузов и пассажиров с багажом, перевозка которых является назначением судна. Чистая грузоподъемность определяется как разность между дедвейтом и массой переменных грузов, расходуемых в течение рейса или принимаемых для обеспечения эксплуатации судна.

---

Объемные характеристики судна

Рассмотрим объемные характеристики судна, которые в дальнейшем будут использоваться при практических расчетах мореходных качеств.

Грузовместимость судна.

Грузовместимостью называется суммарный объем всех помещений судна, предназначенных для размещения перевозимых грузов. Различают грузовместимость насыпную или зерновую и грузовместимость по генеральному грузу или киповую.

Зерновая вместимость грузового помещения определяется как его теоретический объем (т.е. объем, определенный по теоретическому чертежу) за вычетом объема находящегося в нем набора и других конструкций и систем. Обычно зерновая вместимость составляет 95-96% теоретического объема помещения.

Киповая вместимость меньше зерновой, она получается вычетом из последней объемов между шпангоутами, бимсами, стойками переборок, которые не могут быть использованы для размещения штучных грузов.

Судно характеризуется также удельной грузовместимостью χ, которая представляет отношение грузовместимости помещений для перевозимого груза к чистой грузоподъемности и имеет разную величину в зависимости от назначения судна. У судов для генеральных грузов χ=1,9-2,2 м3/т; у лесовозов χ=2,3-2,7 м3/т; у судов для массовых грузов χ =1,4-1,6 м3/т; у танкеров χ =1,1-1,4 м3/т.

6.МАСШТАБ БОНЖАНА..

По имени французского кораблестроителя начала XIX в. Бонжана, диаграмма площадей шпангоутов в зависимости от осадки судна. Служит для определения объемного водоизмещения V и абсциссы центра величины хс судна при наличии дифферента. Для пользования Масштабом Бонжана на крайних носовых и кормовых шпангоутах откладывают осадки носом Т и кормой , полученные точки соединяют прямой линией, представляющей собой проекцию действующей ватерлинии WL на ДП. Абсцисса кривой ш при ординате, соответствующей точке пересечения WL с данным шпангоутом, определяет (с учетом масштаба) площадь его погруженной части. Величины V и хс вычисляют по снятым значениям с использованием метода трапеций.

7.ГРУЗОВАЯ ШКАЛА И ПОЛЬЗОВАНИЕ ЕЮ..

Грузовая шкала, которая состоит из шкал осадок судна, водоизмещения, дедвейта, числа тонн на 1 см осадки, шкалы момента, дифференцирующего на 1 см и т.д.
Грузовая шкала состоит из двух частей: левая часть показывает изменение характеристик плавучести при изменении осадки судна в пресной воде, а правая - при изменении осадки в морской воде.
Грузовая шкала входит в состав основной документации, которой снабжаются все суда, введенные в эксплуатацию после постройки или капитального ремонта.

8. КРИВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЧЕРТЕЖА(ГИДРОСТАТИЧЕСКИЕ КРИВЫЕ).

Теоретический чертеж представляет собой графическое изображение теоретической поверхности корпуса судна, в качестве которой принимается внутренняя поверхность наружной обшивки (без учета наружной обшивки).
Он образуется путем проектирования различных сечений корпуса судна на три главные взаимно перпендикулярные плоскости: фронтальную, горизонтальную и профильную.
За фронтальную плоскость проекции принимают продольно-вертикальную плоскость, проходящую вдоль всего судна по середине его ширины и разделяющую судно на две симметричные части - правую (правый борт) и левую (левый борт). Эту плоскость называют диаметральной плоскостью (ДП).
За горизонтальную плоскость проекции принимают плоскость, проходящую через самую нижнюю точку корпуса судна перпендикулярно диаметральной плоскости. Эту плоскость называют основной плоскостью (ОП ).
За профильную плоскость принимают вертикально-поперечную плоскость, которую проводят посередине проектной (расчетной) длины судна. Эту плоскость, делящую судно на две части - носовую и кормовую, называют плоскостью мидель-шпангоута и обозначают знаком  .

---

Для более полного изображения формы обводов на теоретическом чертеже поверхность корпуса судна рассекают системой вспомогательных плоскостей, параллельных указанным выше трем главным плоскостям проекции.
При пересечении поверхности корпуса судна плоскостями, параллельными плоскости мидель-шпангоута, получают кривые линии - теоретические шпангоуты. Изображение проекции всех
шпангоутов на плоскости мидель-шпангоута называют корпусом.
При пересечении поверхности корпуса судна плоскостями, параллельными диаметральной плоскости, образуются кривые линии - батоксы. Изображение проекции всех батоксов па ДП называют боком.

9. ИСПРАВЛЕНИЯ К ВОДОТОННОЖНОСТИ НА ПЛОТНОСТЬ ВОДЫ.

Как правило, грузовой размер на чертежах «Кривые элементов теоретического чертежа» представлен двумя линиями: первая – рассчитанна при плотности пресной воды ρ = 1,000 т/м3 , которой соответствует кривая водоизмещения, выраженная в метрах кубических; вторая – и при стандартной плотности морской воды 1,025 т/м3, где кривая водоизмещения выражается в тоннах. Грузовая шкала не имеет стандартного вида даже для судов какой-либо одной страны, однако шкалы водоизмещения представлены в ней, в основном для диапазона плотности морской воды от 1,000 до 1,025 т/м3 практически перекрывающего пределы изменения плотности воды в прибрежных районах мирового океана, где расположены порты.

В океанах значение плотности воды может изменяется от 1,025 до 1,027 т/м3. В зимние месяцы плотность воды увеличивается против указанной на 1-2 кг/ м3.

В связи с этим и вводят поправку к водоизмещению судна на отличие фактической плотности воды от табличной. Эту поправку лучше всего учитывать в последнюю очередь, произведя все расчеты с помощью «Кривых элементов теоретического чертежа » или грузовой шкалы при стандартной или равной единице плотности воды. В этом случае поправка к водоизмещению на отличие фактической плотности воды от табличной вычисляется по формуле:

δρ = [Δ′ x (ρ – ρт) / ρт]

где ρ – измеренная фактическая плотность воды, т/м3;
ρт – табличное значение плотности воды (для которой определено водоизмещение), т/м3;
Δ′– водоизмещение судна снятое с грузовой шкалы для осадки Т.

При измерении плотности должна быть учтена поправка на температуру воды, так как шкалы приборов градуируются при определенной температуре измеряемой воды, что указано в технической документации данного прибора.

10.ИСПРАВЛЕНИЯ К ВОДОТОННОЖНОСТИ НА ДИФФЕРЕНТ.

Грузовая шкала, в которой дано водоизмещение по осадке, рассчитана для судна на ровном киле. Истинное водоизмещение судна, имеющего дифферент на корму или на нос, отличается от водоизмещения, приведенного на грузовой шкале и, следовательно, должны быть применимы поправки на дифферент.

---

Смотрите также файлы

• Эксплуатационные расчеты мореходных качеств судна.pdf

• 1 Таблицы.doc

• соц2.docx

• соц3.docx

• соц4.doc