Питання 21

2. МОРЕХІДНІ ЯКОСТІ КОРАБЛЯ.

Головними розмірами корабля називають його лінійні розміри: довжину, ширину, висоту борту, осадку, що вимірюються паралельно головним площинам проекцій. Передню кінцівку корабля називають носом, а задню - кормою. Конструктивне оформлення крайніх кінцівок у вигляді спеціальних відливок називають штевнями.

Носовий штевень - форштевень.

Кормовий - ахтерштевень.

Носовий перпендикуляр - це перпендикуляр до ГП, проведений в ДП через точку перетину площини КВЛ з задньою кромкою форштевня (КП мал. 3а).

Кормовий перпендикуляр - аналогічно проведений в кормі (КП мал. 3а).

Головні розміри поділяються на:

1. теоретичні (розрахункові).

2. найбільші.

3. габаритні.

Теоретичні головні розміри.

1. Довжина розрахункова (L) - вимірюється між носовим та кормовим перпендикулярами.

2. Ширина (В) - вимірюється на мідель-шпангоуті в площині КВЛ між внутрішніми кромками зовнішньої обшивки (її товщина виключається).

3. Осадка (Т) - та посадка НК - положення корабля по відношенню до поверхні спокійної води. Вимірюється на мідель-шпангоуті від ГП до площини, котра вимірюється на відповідних перпендикулярах. Т_Н - осадка носом, Т_К - осадка кормою.

4. Висота борту (Н) - вимірюється на мідель-шпангоуті від ГП до бортової лінії верхньої палуби.

Найбільші головні розміри.

1. Довжина (L_НБ) - вимірюється повна довжина корпусу.

2. Ширина (В_НБ) - вимірюється в найбільш широкому місці корабля з врахуванням товщини зовнішньої обшивки.

3. Осадка (Т_НБ) - вимірюється від площини КВЛ до нижньої кромки кіля в місці найбільшого заглиблення.

Габаритні головні розміри.

1. Довжина (L_РАБ) - вимірюється з врахуванням частин, що виступають.

2. Ширина (В_РАБ) - вимірюється з врахуванням частин, що виступають.

3. Осадка (Т_РАБ) - вимірюється від площини КВЛ до найбільш низької частини корпусу. Звичайно Т_РАБ співпадає з Т_НБ.

Різні співвідношення головних розмірів дають різні морехідні якості.

Наприклад, чим більше відношення L до B, тим краще ходкість НК. Відношення В до Т впливає на остойчивість, ходкість та хитання корабля.

Збільшення відносної ширини поліпшує остойчивість корабля, але при цьому хитання корабля становиться більш різким та опір води рухові корабля зростає.

Чим вище Н/Т, тим краще непотопляємість НК.

Чим вище L/Т, тим гірше поворотливість НК.

Посадка корабля - положення корабля відносно поверхні спокійної води.

Посадка корабля визначається:

а) середньою осадкою

де Т­_Н - осадка носом, Т_К - осадка кормою.

б) кутом крену , нахилом НК відносно повздовжньої вісі на правий чи лівий борт.

в) кутом диференту , нахилом НК відносно поперечної вісі на ніс чи корму.

 визначається по диферентометру чи через різницю осадок носом чи кормою

Крен НК  визначається по кренометру. Якщо =0°, то говорять що “корабель сидить прямо”.

Якщо =0° та =0°, то говорять що НК “сидить прямо та на рівному килі”

Плавучість - властивість НК знаходитися в рівновазі на поверхні води по визначену ватерлінію та нести на собі усі призначені за родом служби вантажі.

Запас плавучості - весь непроникний для води об’єм НК, розташований вище ватерлінії.

Об’ємна водотонажність НК - це об’єм підводної частини корпусу корабля V, а вага води у вказаному об’ємі Д - вагова водотоннажність.

Статті навантаження НК: (встановлено в ВМС).

1 - корпус з усім спорядженням

2 - бронювання

3 - озброєння

4* - паливо

5 - механічне устаткування

6* - котельна вода, мастильні матеріали

7* - екіпаж НК, постачання, провізія, прісна вода.

Статті зі знаком * - змінний вантаж.

Під час плавання змінюється маса змінного вантажу, тому змінюється водотоннажність НК. Для НК ВМС розрізняють водотоннажність:

1. водотоннажність порожня - водотоннажність НК без змінних вантажів.

2. стандартна водотоннажність НК без 4 статті навантаження, але з прісною та забортною водою, мастилом та паливом в механічному устаткуванні, а саме враховуючи масу механічного устаткування, готового до дії.

3. повна водотоннажність - дорівнює стандартній + вантажі по статті 6, що забезпечують дальність плавання повним та економічним ходом.

4. нормальна водотоннажність - дорівнює стандартній + половина запасів по 6 статті навантаження, що передбачені повною водотоннажністю .

5. найбільша водотоннажність - дорівнює повній + додатній боєзапас, який НК може прийняти на спеціально обладнані для цього місця.

Остойчивість НК - спроможність НК противитися зовнішньому впливу, що виводить його з положення рівноваги, та повертатися в початкове положення після припинення дії зовнішніх сил.

Остойчивість буває:

а) повздовжньою, що звязана з отриманням НК диференту.

б) поперечною, що звязана з отриманням НК при малих кутах нахилу (кути крену =10°15°

кути диференту =1°2°), причому палуба при цих кутах не входить в воду.

В залежності від характеру сил, що виводять НК з положення рівноваги, розрізняють статичну та динамічну остойчивість.

Методи розрахунку остойчивості корабля досить складні, відносяться до компетенції БЧ-5, і в цьому курсі розглядатися не будуть.

Непотопляємість - здатність корабля залишатися на плаву та не перевертатися при затопленні одного чи декількох відсіків внаслідок пошкодження корпусу, маючи посадку та остойчивість, що забезпечують йому хоча б обмежені бойові якості.

Більш докладний розгляд питань непотопляємості входить в лекцію боротьби за плавучесть корабля і відноситься до компетенції БЧ-5.

Ходкість корабля - це його спроможність переміщатися з заданою швидкістю при певній витраті потужності головної енергетичної установки.

При руху НК зазнає опір двох середовищ - води і повітря. Величина сили опору залежить від розмірів НК, форми його корпусу, характеру і стану підводної поверхні, швидкості і режиму руху. Повний опір руху корабля визначається формулою

А == Р_ТР+Р_Ф+Р_В+Р_ВЧ+Р_ВЗ,

де Р_ТР - опір тертя

Р_Ф - опір форми (віхрьовий опір)

Р_В - хвильовий опір

Р_ВЧ - опір частин, що виступають.

Р_ВЗ - опір повітря.

Збільшення швидкості НК може бути досягнуте збільшенням потужності двигунів і зменшенням опору води руху корабля.

Але при збільшенні швидкості ходу НК за рахунок збільшення потужності руху потужність що споживається у водотоннажних кораблів зростає пропорційно кубу швидкості і більш високим ступеням. Тому доцільніше для різкого збільшення швидкості зменшувати опір води шляхом висуву корпусу корабля з води за рахунок використання гідродинамічних сил підтримання (використовується в глиссируючих кораблях, кораблях на підводних крилах, повітряній подушці, екранопланах).

Керуємість корабля - це спроможність його рухатися по заданій траєкторії, або виконувати задані маневри.

Управляемость характеризується тривалістю руху і поворотливостью.

Стійкість руху - спроможність НК зберігати параметри руху постійними без впливу органів, що корегують управління.

Стійкість НК по прямолінійній траєкторії називають стійкістю на курсі.

Поворотливість - спроможність НК рухатися по траєкторії заданої кривизни. Залежить від умов плавання.

Будь-який НК відхилившися від прямолінійної траєкторії під дією випадкової сили до попереднього курсу не повернеться, якщо не буде маневрування стерном.

Він або перейде до руху новим курсом (НК називають неасимптотично стійким на курсі) або почне виконувати маневр "довільної циркуляції" що закінчується стійким переміщенням НК по замкнутому колу (НК - нестійкий на курсі)

Практично жоден корабель не володіє абсолютною стійкістю на курсі і для збереження курсу НК вимагається постійне втручання рульового або АСУ.

По частоті і величині відхилень НК від курсу можна судити про стійкість НК на курсі.

Практична характеристика утримання НК на курсі - називається експлуатаційною стійкістю. Вона оцінюється кількістю перекладок керма в одиницю часу, для утримання НК на курсі.

Вона вважається забезпеченою, якщо при заворушенні моря 3-5 балів робиться 4-6 перекладок в хвилину на 2-3. Встановлено, що неасимптотично стійкі НК добре піддаються стабілізації по курсу вручну, а кораблі нестійкі мають тільки задовільну експлуатаційну стійкість при ручному керуванні, або як говорять більш рискливі.

Рискливість - довільна зміна курсу НК.

Поворотливість НК - від зовнішніх умов плавання залежить порівняно мало і кількісно характеризується циркуляцією.

Циркуляція - це траєкторія по якій рухається центр ваги корабля при перекладанні керма з наступним утриманням його в цьому положенні.

Розрізняють 3 періоду циркуляції:

1. Маневровий - співпадаючий по часу з тривалістю перекладки керма. По часу він звичайно не перевищує 30 секунд.

2. Еволюційний - продовжується від завершення перекладки керма до повороту корабля на 90°-100° і переходу його на режим встановлений роботи.

3. Встановлений - триває весь час, доки кермо знаходиться в переложенному стані.

Під час циркуляції, що встановилася корабля одержує крен в сторону протилежну повороту до 10 -° 15° при великій швидкості ходу (крен назовні циркуляції) В маневровому періоді корабель кренить на той борт, куди перекладене кермо (крен до циркуляції).

Траєкторія центру ваги НК в маневровий та еволюційний період циркуляції - крива змінної кривизни, у встановленому періоді - коло.

Елементи циркуляції.

НК прямує курсом зі швидкістю v_O, та в момент t на ньому перекладають кермо на правий борт на кут _О.

НК починає описувати циркуляцію. Вона має вид спіралі, що переходить в коло.

1. D_O - діаметр циркуляції (R_O - радіус циркуляції)

D_O = f(_O), якщо _O  то D_O 

2. D_O/L - відносний діаметр циркуляції,

де L - довжина корабля.

За міру поворотливості НК приймають відношення D_O, що спостерігається при перекладеному на борт кермі та найбільшій швидкості ходу при прямому курсі до довжини корабля L.

У швидкохідних кораблів D_O/L  47

У тихохідних кораблів D_O/L 24

3. l₁ - висув - відстань, що проходить НК у напрямку прямого курсу, від моменту початку перекладки керма, до зміни курсу корабля на 90°.

Звичайно l₁ = (0,6  1,2) D_O

4. l₂ - прямий зсув - відстань по периметру у напрямку прямого курсу, на яку зсувається в бік циркуляції НК до моменту його повороту на 90°.

l₂ - (0,25  0,5) D_O

1. l₃ - зворотній зсув - найбільша відстань, на яку віддаляється НК від напрямку прямого курсу в бік, протилежний повороту. Зворотній зсув не перевищує напівширини корабля.

l₃ = 0,5В

6. D_T - тактичний діаметр циркуляції, найкоротша відстань між діаметральними площинами НК на прямому та зворотньому курсах

D_T = (0,9  1,2) D_O

Час, необхідний НК для повороту на 360° називають періодом циркуляції Т_Ц

Т_Ц = f(v_O; _O)

Практичні висновки і рекомендації:

1. Найбільший кут крену на циркуляції спостерігається у корабля з максимальною швидкістю, а також при перекладці керма, що іде на борт і при відносному діаметрі циркуляції D_O/L 5.

2. Великий крен на циркуляції може призвести до зміщення погано закріплених вантажів, надходженню води через близько розташовані до поверхні води отвору (пробоїни, відкриті ілюмінатори).

3. Не рекомендується по встановленій циркуляції швидко перекладати кермо з борту на борт, тому що момент сили, що діє на кермі змінить свій напрямок дії, що викличе різкий рух куту крену.

4. При виході НК з крутої циркуляції доцільно перекладати кермо з борту на борт до межі. Слід в початковий момент перекласти його на 15°-20° протилежного борту і по мірі виходу з циркуляції доводити на борт.

5. Доцільно маневрування корабля вчиняти на малих швидкостях ходу, не звертаючись до максимальної перекладки керма з борту на борт.

Качкою - називають сукупність коливальних рухів біля положення рівноваги, що вчиняються кораблем під чинністю зовнішніх сил.

Види качки:

А) бортова - коливання відбуваються навколо повздовжньої вісі, що проходить через центр ваги корабля.

Б) кільова - коливання відбуваються навколо поперечної вісі, що проходить через ту же точку.

В) вертикальна - коли коливання відбуваються вздовж вертикальної вісі.

Реально корабель зазнає водночас трьох видів качки.

Качка - негативна якість корабля, викликає появу небезпечних кренів корабля, зниження влучності стрільби, збільшення витрати палива і т. д.

Качка характеризується амплітудою і періодом.

Амплітуда - максимальне відхилення від положення рівноваги в градусах для бортової і кільової качки, і в метрах для вертикальної.

Період качки - час повного коливання в секунду.

Розмах качки - сума 2-х наступних одна за одною амплітуд.

При проектуванні корабля прагнуть досягнути достатньої остойчивості при помірній плавності качки. На тихій воді період бортової качки приблизно в 2 рази більше кільової. Періоди бортової качки на тихій воді для крейсерів 10-15 с., есмінців 7-10 с., тральщиків 4-6 с.

Для зменшення качки застосовують заспокоювача качки. В нинішній час існують заспокоювача бортовий качки, як найбільш небезпечної.

В загальних рисах дія заспокоювача качки полягає в створенні сил змінного по знаку і величині стабілізуючого моменту, направленого протилежно моменту збуджуючої хвилі і що зменшує амплітуду качки корабля.