Дифферент судна на нос или корму

Устройство корпуса

1. Формы обводов корпуса. Главные размерения и элементы судна, их соотношения.

Основными элементами судна являются: корпус; энергетическая установка (двигатель и движитель); электрооборудование; системы; устройства;  навигационное и другое оборудование.

Главными, наиболее часто встречающимися при рассмотрении устройства судна элементами маломерного судна являются:

Корпус – основная часть любого судна, являющаяся носителем всего оборудования судна, обеспечивающая все его эксплуатационные и мореходные качества, размещение экипажа, пассажиров и грузов.

Ватерлиния – теоретическая или условная линия, получающаяся от пересечения поверхности корпуса судна с горизонтальной плоскостью или поверхностью спокойной воды. Грузовая ватерлиния – ватерлиния при наличии на судне установленного для него количества грузов и пассажиров. Грузовая ватерлиния наносится на корпус контрастной краской, чтобы знать до какого уровня можно загружать судно.

Осадка – величина, показывающая размер погружения в воду корпуса судна. Изменяется осадка от нижней кромки днища судна или от кромки лопасти гребного винта до действующей ватерлинии. Каждому судоводителю необходимо точно знать осадку своего судна в зависимости от загрузки, чтобы, например, при плавании на мелководных участках не допустить посадку судна на мель или повреждение гребного винта.

Надводный борт – часть борта, находящаяся выше грузовой ватерлинии.

Минимальная высота надводного борта – наименьшее расстояниеот действующей ватерлинии до линии палубы или выреза в транце, или до открытого отверстия в обшивке борта, если таковое имеется, при полном водоизмещении судна.

Крен – наклонение судна на тот или иной борт (левый, правый), обычно измеряется в градусах.

Дифферент – наклонение судна на нос или корму. Дифферент измеряется в градусах, а разность осадок в носу и корме – в см.

Водоизмещение – объем (или масса) воды, вытесняемой погруженной частью корпуса судна.

Диаметральная плоскость (ДП) – вертикальная плоскость, проходящая вдоль корпуса судна и делящая его на две равные и симметричные части.

По конструкции маломерные суда могут быть открытого (беспалубного) типа, частично запалубленными и палубными.  При наличии каюты различают суда с рубками – убежищами,  имеющими каюты минимального размера, суда с палубными надстройками, простирающимися от борта до борта (чаще всего – с носовой надстройкой – баком) и суда с рубками (когда поперечные стенки не доводятся до бортов судна). Крупные яхты, не имеющие рубок и надстроек, называются гладкопалубными.

В зависимости от основного материала корпуса маломерные суда могут быть металлическими  (стальными или из легкого алюминиевого сплава), деревянными (фанерными, шпоновыми), пластмассовыми (включая стеклопластик, полиэтилен и другие термопластичные материалы), армоцементными и изготовленными из прорезиненной ткани. Если корпус построен из различных материалов (например, с деревянной обшивкой  по стальному набору), то говорят, что судно имеет композитную конструкцию.

По конструкции корпуса маломерные суда бывают надувными, жесткими, неразборными и разборными. В свою очередь среди судов разборной конструкции различают суда секционные, складные, с мягкой обшивкой и комбинированного типа (например, с жестким днищем и бортами из ткани, с разборным каркасом и надувными бортами и т.п.)

Маломерные суда могут иметь самые разнообразные обводы, выбор которых определяется назначением судна и предполагаемыми условиями эксплуатации. По форме поперечного сечения корпуса различают круглоскулые и остроскулые суда. В первом случае переход днища в борта выполняется по плавной кривой, во втором – имеется угол, ясно выраженная острая кромка – скула. В ряде случаев корпуса судов могут иметь комбинированные обводы. Например, в носовой оконечности для достижения высоких мореходных качеств, применяют круглоскулые обводы, а в кормовой части для повышения остойчивости или снижения ходового дифферента – обводы с острой скулой.

По форме носовой оконечности различают суда с острым форштевнем, с носовым транцем, с санными образованиями. По форме кормы различают суда с транцем, с вельботной (острой) кормой,  с крейсерской кормой, с  кормовым подзором и с тоннельными обводами кормы.

Остроскулые глиссирующие корпуса отличаются широким разнообразием различных типов обводов: это плоско- и изогнуто-килеватые обводы, с бортовыми спонсонами, тримараны, морские сани и т.д.

Отдельную группу составляют двухкорпусные суда-катамараны. Иногда глиссирующие суда этого типа называют туннельными.

Основными характеристиками корпуса судна являются его главные размерения. Главными размерениями судна являются его длина, ширина, высота борта и осадка. Точное знание этих величин необходимо для решения различных эксплуатационных задач – при швартовках в гаванях, плавании по мелко

участкам, перевозке судна и т.п.

К главным размерениям относятся:

длина наибольшая Lнб – расстояние по горизонтали, измеренное между

крайними точками теоретической поверхности корпуса судна в носовой и кормовой оконечностях по обшивке судна;

длина по ватерлинии (ВЛ) Lвл – расстояние межу крайними точками корпуса, замеренное по зеркалу воды при имеемой загрузке судна;

длина по конструктивной ватерлинии (КВЛ) Lквл – расстояние между крайними точками корпуса, замеренное по зеркалу воды при полной нагрузке судна;

ширина наибольшая Внб – ширина, измеренная в самом широком месте судна по наружной обшивке;

ширина по ватерлинии Ввл – наибольшая ширина по наружной обшивке, измеренная в плоскости ватерлинии при имеемой нагрузке;

ширина по КВЛ Вквл – наибольшая ширина по наружной обшивке, измеренная в плоскости КВЛ;

высота борта на миделе Нмид  – величина, замеренная от нижней точки обшивки при киле до верхней кромки палубы при борте в средней части судна;

высота надводного борта Ннб – величина, замеренная от плоскости действующей ватерлинии до верхней кромки палубного  настила у борта; различают минимальную высоту надводного борта Ннб.min; надводный борт в носу Нн  и надводный борт в корме Нк , замеренные соответственно у носового и кормового концов КВП по отвесу, спущенному с палубы;

осадка средняя Тср – углубление корпуса, измеряемое в средней части (на миделе) от ватерлинии до нижней кромки киля.

Кроме главных размерений корпуса, существуют габаритные размеры, габаритная длина вместе с выступающими штевнями, габаритная осадка – от ватерлинии до самой нижней точки судна, например, до шпоры подвесного мотора, габаритная ширина с выступающими буртиками или привальными брусьями, габаритная высота – от нижней точки киля до верхней точки надстройки и т.п.

Кроме абсолютных чисел, форму корпуса судна характеризуют соотношения главных размерений.

Отношение длины к ширине по ватерлинии L/B  характеризует ходкость судна (чем больше L/B, тем быстроходнее судно, если оно водоизмещающего типа) и остойчивость (чем меньше L/B при одинаковой длине, тем остойчивее судно).

Отношение ширины по КВЛ к осадке В/Т характеризует ходкость, остойчивость и мореходность. Чем больше В/Т, тем остойчивее судно, однако его способность поддерживать скорость на волнении оказывается ниже, чем у более узкого и глубокосидящего корпуса.

Отношение наибольшей длины к высоте борта на миделе L/Н характеризует прочность и жесткость корпуса, которые повышаются с уменьшением этого соотношения.

Отношение полной высоты борта к осадке Н/Т характеризует запас плавучести судна. Чем оно больше, тем большим запасом плавучести обладает судно, тем большую нагрузку оно способно принять без опасности заливания волной.

2. Системы набора корпуса. Элементы набора корпуса, их назначение, расположение и конструктивные особенности, обшивка и палубный настил.

Корпус состоит из набора, наружной обшивки и палубного настила, которые придают судну соответствующую форму и обеспечивают его прочность и водонепроницаемость. В зависимости от материала, из которого изготавливается корпус, существуют различные конструктивные типы корпусных конструкций. Но все они состоят из одних и тех же элементов.

Силовая конструкция из соединенных друг с другом продольных и  поперечных связей, образующих каркас судна, называется набором.

В зависимости от направления основных несущих элементов различают три системы набора: продольную, поперечную и смешанную.

К продольным связям, обеспечивающим продольную прочность корпуса, относятся киль, стрингеры, карлингсы, обшивка.

Киль – основная продольная связь, устанавливается в диаметральной плоскости вдоль всей длины судна. К нему примыкает лист днищевой  обшивки – горизонтальный киль. Продолжением киля в носовой оконечности является форштевень – прочная балка, служащая для соединения вместе продольных связей и обшивки обоих бортов. Кормовая оконечность киля, служащая его продолжением, называется ахтерштевнем. На малых моторных судах кормовая часть обычно оканчивается поперечной перегородкой, называемой транцем, к конструкции которого предъявляются требования повышенной прочности. На мотолодке в месте крепления подвесного мотора транец усиливается установкой прочной доски от борта до борта или оборудованием ниши (рецесс), являющимися важными элементами жесткости. Транец катера со стационарным двигателем подкрепляется стойками, установленными в плоскости балок фундамента.

Стрингеры – связи, идущие вдоль корпуса, которые в зависимости от расположения бывают днищевыми, скуловыми и бортовыми.

Карлингсы – продольные подпалубные связи.

К поперечным связям, обеспечивающим поперечную прочность корпуса, относятся шпангоуты, бимсы, поперечные переборки.

Шпангоут – ребро жесткости бортовой обшивки, располагающееся в  поперечной плоскости корпуса между днищем и палубой. Нижние концы шпангоутов обычно крепятся к концам поперечных днищевых связей между бортами судна, называемых флорами. Верхние концы шпангоутов соединяются поперечными связями (балками) – бимсами с помощью книц – деталей из листового материала треугольной формы. Для соединения различных элементов корпуса, так же как и кницы, используются бракеты – детали из листового материала прямоугольной формы. Шпангоут вместе с бимсами и флорами образует рамный шпангоут, обеспечивающий поперечную жесткость корпуса.

При наличии вырезов в палубе бимсы разрезают, и тогда их называют полубимсами. Они однимконцом соединяются со шпангоутом, а другим с комингсом, который окаймляет вырез в палубе.

Каждый шпангоут имеет свой порядковый номер. Счет шпангоутов ведется от носа судна. Расстояние между соседними шпангоутами называются шпацией.

Внутри корпуса на днище поверх шпангоутов укладывают плотные съемные щиты, называемые сланями  или решетчатые щиты, называемые рыбинами.

Пиллерсы – вертикальные связи (стойки).

Надстройка –все закрытые помещения, расположенные выше верхней палубы от борта до борта. Носовая надстройка называется баком, кормовая – ютом.

Рубка- надстройка, имеющая ширину меньше ширины судна.

Кокпит –открытый сверху вырез или углубление в палубе для размещения экипажа и пассажиров. пассажиров

Конструкция корпуса должна обеспечивать водонепроницаемость и достаточную прочность судна. Корпус, испытывая действие сил собственного веса судна и сил давления воды, которые распределяются по длине неравномерно, может получить изгиб.

Системы набора корпусов

Способность судна сопротивляться изгибающим нагрузкам называется продольной прочностью. Кроме продольного изгиба судна, под действием давления воды, груза, механизмов и другого судового оборудования возникает местная деформация днища, бортов и настила в поперечном направлении.

Способность судна противостоять усилиям, вызывающим деформацию корпуса в поперечном направлении, называется поперечной (местной) прочностью. При чрезмерных нагрузках может произойти разрушение корпуса. Чтобы этого не случилось, листы обшивки подкрепляют набором – продольными и поперечными балками. Расчеты прочности корпуса судна в целом и отдельных его частей производятся по специальным законам судостроения. При этом максимальные напряжения (нагрузки), возникающие в судовых конструкциях, не должны превышать допустимую величину, обеспечивающую необходимый запас прочности. Совокупность продольных и поперечных балок, образующих каркас судна, называется судовым набором корпуса. Продольные и поперечные балки судового набора располагаются в определенной последовательности, называемой системой набора. В зависимости от соотношения продольных и поперечных балок системы набора подразделяются на: продольную, поперечную и комбинированную.

Наружная обшивка

Наружная обшивка судна обеспечивает водонепроницаемость корпуса и одновременно участвует в обеспечении продольной и местной прочности судна. На металлических судах обшивка состоит из стальных листов, располагаемых длинной стороной вдоль судна. Кроме стальных листов, особенно на металлических моторных катерах и лодках используются листы из алюминиевых сплавов. Соединение листов обшивки производится при помощи заклепок и сварки встык. Ряд листов обшивки, идущий вдоль судна, называется поясом. Верхний пояс бортовой обшивки называется ширстрвком, а ниже идут бортовые поясья и на скуле – скуловой пояс. Средний днищевой пояс называется горизонтальным килем. Линия соединения одного пояса с другим называется пазом, а место соединения листов друг с другом в одном поясе – стыком. Размеры листов и их толщина различные и зависят от конструкции судна, его размеров и назначения. Для обшивки катеров, моторных, парусных и гребных лодок очень часто используются древесные материалы, древеснослоистые пластики, стеклопластики, текстолиты и другие материалы, отвечающие по своим свойствам и прочности требованиям судостроения.

Палубный настил

Палубный настил обеспечивает водонепроницаемость корпуса сверху и участвует в обеспечении продольной и местной прочности судна. Наибольшая нагрузка при продольном изгибе приходится на настил в средней части судна, поэтому листы палубы в оконечности несколько тоньше, чем в районе мидельшпангоута. Листы настила располагаются длинной стороной вдоль судна, параллельно диаметральной плоскости, а крайние поясья левого и правого бортов – вдоль бортов, они называются палубными стрингерами и имеют большую толщину. Палубный стрингер соединяется с ширстреком при помощи клепки, сварки или склеивания в зависимости от материала листов настила.

Люки и горловины

Люки и горловины ослабляют прочность палубы, в их углах возникает концентрация напряжений, способствующая появлению трещин. В связи с этим углы всех вырезов в обшивке корпуса закругляют, а листы палубного настила по углам вырезов делают более прочными. Для подкрепления палубы, ослабленной вырезами, и предотвращения попадания воды в люк по краям выреза делают комингс, имеющий устройство для закрытия люка (горловины). Комингс окаймляет и вырезы в переборках, комингсом также называют часть переборки под дверной проем.

Фальшборт и леерное ограждение

На морских, речных и современных прогулочных судах для предохранения людей от падения за борт открытые палубы имеют фальшборт или леерное ограждение.

Судостроительные материалы

Имеются основные материалы, используемые для изготовления корпусов, элементов набора, судовых устройств и деталей.

Надстройки и рубки

Надстройками называются все закрытые помещения, расположенные выше верхней палубы от борта до борта. Носовая надстройка называется баком, кормовая – ютом. Средняя надстройка специального названия не имеет. Надстройка, имеющая ширину меньше ширины судна, называется рубкой. Например, штурманская рубка. Конструкция палуб и бортов надстроек и рубок подобна конструкции остальных палуб и бортов на судах. Бортовая обшивка и переборки надстроек, как правило, имеют меньшую толщину и могут отличаться материалом от корпуса.

Пиллерс служит для подкрепления палубы и в своей нижней части упирается в места пересечения флор (шпангоутов – на малых судах) с днищевыми продольными балками (киль, стрингер, кильсон), а в верхней части – бимсов с карлингсами. Установка пиллерса показана на рис. 1.2.4

Вертикальные или наклонные балки, являющиеся продолжением киля называются штевнями {в носовой части – форштевень, в кормовой – ахтерштевень). Корпус судна может быть разделен на отдельные отсеки при помощи поперечных и продольных водонепроницаемых переборок. Носовая часть судна между форштевнем и первой переборкой называется форпик, а кормовой отсек – ахтерпик. У моторных лодок водонепроницаемая конструкция у транца, образующая нишу и предназначенная для размещения лодочного мотора, называется моторной нишей. Моторную нишу, расположенную выше уровня воды и снабженную шпигатами – отверстиями для слива воды, называют нишей-рецессом. Для более полного представления об элементах набора корпуса на рис. 1.2.5 изображен поперечный разрез сухогрузного судна с комбинированной системой набора.

Фальшборт и леерное ограждение

На морских, речных и современных прогулочных судах для предохранения людей от падения за борт открытые палубы имеют фальшборт или леерное ограждение.

Фальшборт(рис. 1.2.6) представляет собой, как правило, металлический пояс бортовой обшивки. Он устанавливается на низко расположенных палубах, подверженных заливанию водой в штормовую погоду.

С внутренней стороны фальшборт подкрепляется стойками, которые называются контрфорсами и устанавливаются через две – три шпации. Для увеличения прочности фальшборта между его стойками иногда привариваются ребра. По верхней кромке фальшборта укрепляется полоса, которая называется планширем. Для стока за борт воды, попадающей на палубу, в фальшборте делаются вырезы – штормовые портики. Учитывая, что полному удалению воды через штормовые портики препятствует угольник палубного стрингера, то для полного стока воды с палубы за борт делаются шпигаты – вырезы в выступающей над палубой кромке ширстрека и в угольнике палубного стрингера. Леерное ограждение (рис. 1.2.7) состоит из вертикальных стоек, соединенных между собой тугонатянутыми тросами (леерами) или цепями.

Стойки могут соединяться между собой двумя, тремя или четырьмя рядами горизонтальных круглых прутьев, чаще всего стальных. Эти горизонтальные прутья называются релингами.