4. Теоретический чертеж судна

Обводы судна, отношения главных его размерений и различные коэффициенты полноты не дают исчерпывающей характеристики судна. Основанием при строительстве судна служит его чертеж, так называемый теоретический чертеж. На этом чертеже изображается поверхность судна, образованная наружными кромками конструктивных шпангоутов, т.е. без учета толщины листов наружной обшивки.

Метод изображения состоит в вычерчивании совокупности сечений, параллельных трем взаимно перпендикулярным плоскостям, о которых уже говорилось.

Сечения, параллельные DП, называются батоксами.

Сечения, параллельные миделю, - шпангоутами.

Сечения, параллельные основной плоскости, - ватерлиниями.

Совокупность проекций батоксов, шпангоутов и ватерлиний на DП называется боком; на мидель - корпусом и на основную плоскость - полуширотой.

Очевидно, что сечения судна будут проектироваться на одну из проекций без искажения, а на две другие - в виде прямых.

Вследствие симметрии судна относительно DП ограничиваются вычерчиванием ватерлиний и шпангоутов только для одной половины судна (отсюда название этой проекции - полуширота), причем на корпусе справа изображаются носовые шпангоуты, слева - кормовые.

Все перечисленные линии - батоксы, ватерлинии, шпангоуты- изображаются на чертеже и согласуются в каждой проекции по правилам начертательной геометрии.

Принимается следующая нумерация сечений: шпангоуты нумеруются арабскими цифрами - от носа к корме; ватерлинии нумеруются арабскими цифрами снизу вверх от основной плоскости; батоксы нумеруются от DП римскими цифрами, нулевой батокс не обозначается и представляет собою изображение в DП.

Все кривые на теоретическом чертеже должны быть плавными. Обычно вначале задаются изображением шпангоутов и увязывают их пересечение с ватерлиниями на широте или полушироте. Для этого с корпуса на полушироту переносятся координаты точек пересечения каждого шпангоута с каждой ватерлинией, измеряемые от DП. Затем приступают к увязке пересечений шпангоутов с батоксами. В этом случае точки пересечения шпангоутов с батоксами с корпуса переносятся на бок, координаты этих точек измеряются от основной плоскости.

После получения плавных линий на боке приступают к проверке пересечений ватерлиний с батоксами.

Для этого проверяют от ближайшего шпангоута расстояние пересечений на боке каждого батокса с каждой ватерлинией, которые должны быть равны расстояниям от соответствующего шпангоута на полушироте. Если все три построения между собою увязаны и дали очертания судна в виде плавных кривых, теоретический чертеж построен правильно и может служить основанием для последующих расчетов и для строительства судна. Теоретический чертеж обычно строится в масштабе 1:25, 1:50, 1:100, а при строительстве судна его построение ведут на полу специального закрытого помещения, называемого плазом, в масштабе 1:1. Этот чертеж называется плазовым чертежом.

С плазового чертежа снимаются шаблоны, по которым ведется изготовление всех деталей наборам корпуса и обшивки судна.

5. Плавучесть и запас плавучести судна

Под плавучестью судна понимается его способность держаться на воде в нормальном и поврежденном состоянии, неся на себе все предназначенные по роду службы судна грузы при определенной осадке. Эта способность судна обеспечивается водонепроницаемостью его днищевой и бортовых обшивок и наличием водонепроницаемых внутренних переборок. Рассмотрим спокойно и нормально плавающее судно на тихой воде, когда на него не действуют скорости течения обтекающего потока, сила тяги буксировщика, волны и ветер (рисунок 6)

Рисунок 6 - Равновесие судна

На судно в этом случае будет действовать лишь сила тяжести, соответствующая весу судна G, и сила плавучести D, равная согласно закону Архимеда, весу вытесненного объема воды.

Вес этой вытесненной воды легко определить, если умножить объем подводной части судна V_п на объемный вес воды г. Под действием этих сил судно находится в равновесии, оно не перемещается, не тонет, не всплывает и не наклоняется; следовательно, действующие на судно силы взаимно уравновешены. Сила тяжести G как сила веса представляет собой равнодействующую всех весовых статей судна и направлена по вертикали вниз. Линия действия ее проходит через точку g, называемой центром тяжести судна (ц.т.) Сила плавучести D для рассматриваемого случая равновесного плавания судна представляет собой равнодействующую сил поддержания воды, равную силе тяжести, но направленную снизу вверх и обязательно находящуюся на одной вертикальной прямой с силой тяжести, так как в противном случае судно было бы наклоненным.

Эта сила D приложена в центре тяжести подводного объема судна, который обозначается точкой с и называется центром величины (ц.в).

Из рассмотренного случая равновесного плавания судна вытекает основное уравнение равновесия или уравнение плавучести

.(11)

где D - весовое водоизмещение;

V_п - объемное водоизмещение.

Объем судна V слагается из объема подводной части V_п и объема надводной части V_н, т.е.

V=V_п+V_н, (12)

Введем понятие об объемном весе судна г_т, который определяется по формуле

.(13)

Отсюда вес судна:

G=г_ТV.(14)

Из вышеприведенного следует, что

.(15)

Решая это выражение относительно объема надводной части, получим

.(16)

При этом могут иметь место 3 случая.

Случай 1. г_т<г. У судна будет положительная плавучесть.

Случай 2. г_т=г. В этом случае судно не может плавать на поверхности воды: оно имеет нулевую плавучесть, и будет находиться в безразличном равновесии, аналогично тому, как это бывает с топляком на лесосплаве.

Случай 3. г_т>г. V_н<0. Судно не может плавать на поверхности воды, так как у него нет надводного объема, оно тонет или, как говорят, имеет отрицательную плавучесть.