Что такое нулевая плавучесть на лодках

В данной статье пойдет речь о идее создания беспилотного летательного аппарата с нулевой плавучестью. Предлагается оснастить БПЛА оболочкой, заполненной гелием, которая будет создавать дополнительную подъемную силу.В этом случае энергия аккумуляторных батарей будет расходоваться лишь на маневрирование БПЛА в воздухе.

Ключевые слова

НУЛЕВАЯ ПЛАВУЧЕСТЬ, ГЕЛИЙ, БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

Текст научной работы

Квадрокоптер (от англ. quadcopter — «вертолет с четырьмя винтами») — это беспилотный летательный аппарат (БПЛА) с четырьмя пропеллерами, который обычно управляется с помощью пульта дистанционного управления с земли. Большинство современных БПЛА имеют четырех винтовую конструкцию, так как такая конструкция является наиболее устойчивой и оптимальной с точки зрения летных характеристик. Благодаря многовинтовому принципу работы, беспилотный летательный аппарат становился легко управляемым. Для изменения направления движения БПЛА достаточно изменить положение носовой части летательного аппарата.

Блоки плавучести на лодке из полипропилена.

На БПЛА действует сила притяжения Земли, поэтому чтобы коптер оторвался от земли необходимо, чтобы его винты создавали подъемную силу, большую чем сила притяжения. На удержание аппарата в воздухе расходуется львиная доля заряда аккумулятора. По этой причине продолжительность полета электрических БПЛА невелика.

Повысить продолжительность полетов БПЛА можно за счет снижения веса летательного аппарата, либо за счет компенсации действия гравитационных сил. Решить данную проблему предлагается следующим образом. БПЛА необходимо оснастить оболочкой, заполненной гелием. Гелий представляет собой инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.

Гелий легче воздуха, его плотность составляет всего 0,00017 г/см 3 при температуре +20 °С, а плотность воздуха составляет 0,0012 г/см 3 . Именно гелий будет создавать подъемную силу, которая будет компенсировать действие гравитационных сил. Каждый кубометр гелия может поднять около 1 килограмма груза. На рисунке 1 представлена конструкция БПЛА с нейтральной плавучестью, разработанная сотрудниками кафедры механики, ремонта и деталей машин (в составе УНК «Пожаротушение») ФГБОУ ВО Ивановской пожарно-спасательной академии ГПС МЧС России.

Такие БПЛА могут применяться для решения следующих задач:

1. Мониторинг окружающей среды
2. Журналистика
3. Инспектирование различных конструкций и территорий (см. Рис. 2)
4. Поисково — спасательные работы
5. Работы по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций
6. Охрана государственной границы и специальных объектов

Конструкция БПЛА состоит из несущей рамы (4), которая может быть выполнена из композиционных материалов, к которой прикреплены электрические моторы (3) с пропеллерами (2). Всего планируется использовать 4 электродвигателя. К лучам несущей рамы (4) прикрепляются опоры (6), предотвращающие повреждения полезной нагрузки при посадке и взлете аппарата.

2 Плавучесть и непотопляемость

Отсек (7) содержит аккумуляторные батареи, системы связи и управления электродвигателями. Полезная нагрузка (5) (HD камера) закрепляется под несущей рамой (4) и может включать в себя в различных сочетаниях видеоаппаратуру, датчики, тепловизионную аппаратуру, осветительные приборы и пр.

Эффект нулевой плавучести в воздухе обеспечивается оболочкой (1), заполненной легким газом — гелием. Объем оболочки подбирается таким образом, что бы подъемная сила компенсировала силу, создаваемую весом аппарата и полезной нагрузки. В этом случае энергия аккумуляторных батарей будет расходоваться лишь на маневрирование БПЛА в воздухе. Подъемная сила будет создаваться оболочкой с газом. Такой подход позволит либо значительно увеличить время нахождения аппарата в воздухе, либо поднимаемую аппаратом полезную нагрузку.

Рекомендации по практической реализации алгоритмов сопровождения и распознавания типа беспилотных летательных аппаратов

1. Худяков А.А.
2. Шатовкин Р.Р.

В статье представлены рекомендации по практической реализации алгоритмов сопровождения и распознавания типа беспилотных летательных аппаратов. Данные алгоритмы возможно реализовать как программно на базе программно-вычислительного комплекса автоматизированной системы защиты от дронов, так и аппаратно с использованием современных микропроцессоров российского производства.

Исследование существующих подходов к комплексированию информационных датчиков навигационных систем беспилотных летательных аппаратов

1. Ташков С.А.
2. Булочников Д.Ю.
3. Шатовкин Р.Р.

Проведено исследование существующих подходов к комплексированию информационных датчиков навигационных систем на предмет возможности их применения на борту беспилотных летательных аппаратов. Результаты проведенных исследований показали, что существуют схемы структурного и алгоритмического комплексирования навигационных измерителей. Целесообразной для практического применения на борту беспилотного летательного аппарата является комплексная обработка информации навигационных измерителей на алгоритмическом уровне с использованием рекуррентных алгоритмов при раздельной схеме их структурного комплексирования.

Исследование существующих способов автономного контроля целостности навигационных данных

1. Ташков С.А.
2. Булочников Д.Ю.
3. Шатовкин Р.Р.

Проведено исследование существующих способов автономного контроля целостности навигационных данных на предмет возможности их применения на борту беспилотных летательных аппаратов. Результаты проведенных исследований показали, что большинство существующих способов основано на методах статистической теории радиотехнических устройств. Целесообразным для реализации автономного контроля целостности навигационных данных на борту беспилотного летательного аппарата является использование информации о его путевой скорости.

Анализ закономерностей и направлений развития навигационных систем беспилотных летательных аппаратов

1. Ташков С.А.
2. Булочников Д.Ю.
3. Шатовкин Р.Р.

Проведен анализ основных закономерностей развития навигационных систем беспилотных летательных аппаратов. Результаты анализа позволили определить дальнейшее направление их совершенствования, связанное с созданием автономных комбинированных навигационных систем, не предусматривающих использование информации спутниковых навигационных систем, с высокой степенью интеграции аппаратуры и комплексирования разнородной информации датчиков инерциальной навигационной системы, корреляционно-экстремальной навигационной системы, барометрического высотомера и магнитного компаса.

Микроструктурный анализ углеродистых конструкционных сталей

1. Пучков П.В.

В данной статье пойдет речь о методике проведения микроструктурного анализа конструкционных углеродистых сталей, о назначении и возможностях данного метода, о изменении структуры и свойств конструкционных сталей при воздействии на них высоких температур.

Список литературы

1. https://drongeek.ru/novichkam/chto-takoe-kvadrokopter
2. Тарабасов Н. Д., Учаев П. Н., Проектирование деталей и узлов машиностроительных конструкций: Справочник. — М., Машиностроение, 1983. — 239 с, ил.
3. Пучков П.В., Кропотова Н.А., Мудрых Д.С. Разработка станции технического обслуживания беспилотных летательных аппаратов Пожарная и аварийная безопасность: сборник материалов XIII Международной научно-практической конференции, посвященной Году культуры безопасности, Иваново, 29—30 ноября 2018 г. Часть I. — Иваново: ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2018. — С. 427-428

Цитировать

Пучков, П.В. Проект беспилотного летательного аппарата с нейтральной плавучестью / П.В. Пучков. — Текст : электронный // NovaInfo, 2019. — № 111 — С. 14-15 — URL: https://novainfo.ru/article/17475 (дата обращения: 24.08.2023).

Поделиться

Настоящий ресурс содержит материалы 16+

Источник: novainfo.ru

Плавучесть и устойчивость водолаза

Вес водолаза на воздухе. Вес водолаза в полном снаряжении имеет большое значение при подводных погружениях. Особенно это относится к вопросам плавучести и устойчивости под Водой. Так, например, водолаз в вентилируемом снаряжении весит на воздухе 150 кг, а в воде — до 10 кг.

Плавание тел. Закон Архимеда. По физическому закону Архимеда всякое тело, погруженное в воду, теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им вода. При погружении тела под воду на него действуют две противоположно направленные силы: сила тяжести и сила плавучести.

Взаимодействие сил тяжести и плавучести под водой. Понятие о центре тяжести и центре плавучести тела. Сила тяжести (или вес тела) направлена вниз по вертикали и стремится погрузить тело в воду. По закону физики она действует так, будто приложена к одной точке — центру тяжести (ЦТ).

Вместе с тем вода препятствует погружению в нее тела — она давит на него снизу и с боков и стремится как бы вытолкнуть на поверхность. Эта сила называется силой плавучести. Она направлена вертикально вверх. Точка приложения этой силы называется центром плавучести (ЦП).

Когда сила тяжести больше силы плавучести, то тело погружается свободно, имеет отрицательную плавучесть. И, наоборот, если сила тяжести меньше силы плавучести, тело плавает на поверхности, т. к. обладает положительной плавучестью. При равенстве этих сил тело находится в состоянии равновесия. Это означает, что сумма сил равна нулю, и тело имеет нулевую плавучесть.

Средний удельный вес тела человека при выдохе колеблется в пределах 1,021—1,098. Человек имеет в воде отрицательную плавучесть около 1 кг. Этим и объясняется, что не умеющий плавать тонет. Но если сделать полный вдох и спокойно лечь на поверхность воды, то появляется незнчительная положительная плавучесть. Еще более устойчивое равновесие получается при отведении рук за голову.

При этом центр тяжести совместится с центром плавучести, и пловец свободно продержится на поверхности воды.

Зависимость плавучести от типа водолазного снаряжения. В водолазном снаряжении увеличивается общий объем тела и, следовательно, становится большей положительная плавучесть. При этом вес самого снаряжения несколько увеличит отрицательную плавучесть водолаза, но это увеличение значительно меньше, чем прирост положительной плавучести.

Таким образом в любом снаряжении водолаз приобретает некоторую положительную плавучесть, которую необходимо погасить при погружении. Достигается это с помощью грузов (рис. 4).

Рис. 4. Плавучесть водолаза под водой:
а — положительная; б — нулевая; в — отрицательная

Вес водолаза под водой в вентилируемом водолазном снаряжении равен 5—10 кг. В кислородном аппарате и у аквалангиста без гидрокомбинезона он колеблется в пределах до 5 кг. Причем вес аквалангиста зависит от веса баллонов и количества воздуха в них.

При спусках в акваланге следует учитывать, что по мере расходования воздуха в баллонах водолаз теряет в весе под водой до 2 кг.

Регулировка плавучести под водой. Для погружения водолаза наиболее благоприятные условия создаются при небольшой отрицательной плавучести — 0,5—1 кг.

На плавучесть водолаза влияет плотность или удельный вес воды. В морской воде водолаз имеет большую плавучесть; чем в преной, так как она более плотная и обладает большей выталкивающей силой. Поэтому при спусках в море дополнительный вес должен быть больше, чем при спусках в пресную воду.

Плавучссть водолаза зависит также от степени наполнения скафандра воздухом, т. е. от объема воздушной подушки и может изменяться от отрицательной до положительной.

Водолаз должен так регулировать воздух в скафандре, чтобы сохранить некоторую отрицательную плавучесть.

Во время нахождения под водой на грунте опытный водолаз все время регулирует свою плавучесть. Так, при подъеме тяжелых предметов вручную он увеличивает положительную плавучесть, а если нужно упереться в грунт, вытравливает по возможности больше воздуха из скафандра.

Условия, необходимые для устойчивости водолаза под водой

Большое значение имеет способность водолаза сохранять под водой вертикальное положение и легко возвращаться к нему при наклоне в стороны, т. е. сохранять устойчивость. Зависит она от правильного взаиморасположения центра тяжести и центра плавучести водолаза. Иными словами, водолаз под водой будет иметь хорошую устойчивость только в том случае, если центры тяжести и плавучести его лежат на одной вертикальной линии, и центр тяжести расположен примерно на 20 см ниже центра плавучести (рис. 5).

Рис. 5. Основные силы, действующие на водолаза в воде:
а — устойчивое положение водолаза; б — неустойчивое положение водолаза; ЦП — центр плавучести; ЦТ — центр тяжести; 1 — сила тяжести; 2 — сила плавучести; 3 — опрокидывающий момент сил

Поэтому при погружении необходимо обращать особое внимание на правильность расположения снаряжения и особенно грузов. Например, если дыхательный аппарат или грузы находятся высоко, т. е. центр тяжести выше центра плавучести, то водолаза может опрокинуть вниз головой и выбросить на поверхность.

И, наоборот, если аппарат или грузы расположены слишком низко, водолазу трудно будет нагибаться. Опрокинуться водолаз вверх ногами может и в том случае, если при спуске в гидрокомбинезоне в нижней его части скопится много воздуха. Поэтому перед погружением в воду необходимо тщательно обжать гидрокомбинезон, вытравив воздух через травящие клапаны. Неправильное расположение центров тяжести и плавучести может быть при смещении грузов или аппарата, например, при обрыве плечевого ремня.

Сопротивление воды движению водолаза. Плотность воды оказывает сильное сопротивление движению водолаза, который затрачивает много труда и энергии на ее преодоление, особенно при работе в громоздком скафандре. Дополнительное затруднение встречается при работе в местах, где много ила.

Плотная среда усложняет работу водолаза с ручным инструментом, поэтому для выполнения водолазных работ рекомендуется пользоваться не громоздким инструментом, а более тяжелым по весу.

В некоторых случаях сопротивление воды имеет и положительную сторону. Например, при резких движениях водолаз может случайно удариться о твердые или острые предметы, плотная же среда смягчает удары.

Особенно трудно работать водолазу на течении. Сильное течение, скорость которого иногда достигает до 2—3 м/сек и более, сносит его в сторону от места работы, может оторвать от спускового конца, а также выбросить на поверхность.

Работа на течении требует от водолаза большой затраты энергии, поэтому он должен (быть физически выносливым.

Источник: tepka.ru

Плавучесть

Перейдем к рассмотрению различных качеств судна. Их изучением занимается несколько наук, среди которых важное место занимает теория корабля — наука о мореходных качествах судов. Теория корабля подразделяется на два больших раздела: статику и динамику. Статика корабля занимается изучением поведения судов под действием постоянных или медленно изменяющихся сил (при этом судно, как правило, не имеет хода), а динамика изучает различные виды движения судов.

В свою очередь, статика состоит из четырех частей: плавучести, остойчивости, непотопляемости; сюда же по традиции относят спуск судов, хотя это, несомненно, динамический процесс. Дело в том, что расчеты спуска часто делаются в квазистатической постановке — это значит, что весь процесс спуска делится на небольшие интервалы по времени, в течение которых действующие силы считают постоянными.

Плавучесть – это способность судна плавать в определенном положении относительно поверхности воды, неся на себе предусмотренные грузы.

Архимед более 2200 лет назад открыл закон, носящий его имя, согласно которому вес судна равен весу вытесненной им воды, причем линии действия этих сил совпадают. Можно сказать, и то с некоторыми оговорками, что этот закон — единственный точный закон в судостроении. В настоящее время предпочитают говорить не о весе, а о массе, при этом закон Архимеда можно записать в виде:

Здесь D — водоизмещение (масса) судна; раньше его называли «весовое водоизмещение»; оно измеряется в тоннах;

r — массовая плотность воды, в которой плавает судно; для морской воды в расчетах принимают r = 1,025 т/м 3 ;

V — объемное водоизмещение, т.е. объем подводной части судна, измеряемый в м 3 .

Считают, что сила веса (тяжести) судна с находящимися в нем грузами приложена в точке G — центре тяжести (ЦТ) судна, а сила плавучести (поддержания) — в точке С — центре величины (ЦВ), т.е. центре тяжести подводного объема.

Положение судна относительно поверхности воды называется посадкой. Если ЦТ и ЦВ располагаются на одной вертикали, то говорят, что судно плавает прямо и на ровный киль. Если ЦТ и ЦВ располагаются в ДП, но не на одной вертикали, то судно плавает с дифферентом на нос или на корму (дифферентом называют разность осадок носом и кормой). Если ЦТ не располагается в ДП, то судно будет плавать с креном на тот борт, в сторону которого смещен ЦТ. Посадка судна полностью определяется тремя величинами: средней осадкой, углами крена и дифферента.

В процессе эксплуатации водоизмещение судна постоянно изменяется. При проектировании судов рассматриваются вполне определенные случаи нагрузки и соответствующие им водоизмещения. У гражданских судов есть два основных водоизмещения, которые учитываются при расчетах: водоизмещение порожнем и в полном грузу. Все остальные водоизмещения по величине находятся между ними.

Водоизмещение порожнем — масса порожнего судна, т.е. корпуса, механизмов, оборудования, но без груза, запасов топлива, воды, смазочного масла, продовольствия, экипажа с багажом.

Водоизмещение в полном грузу — масса судна со всеми запасами и с полной проектной загрузкой. При эксплуатации водоизмещение не может превышать эту величину, установленную из условий обеспечения минимального надводного борта, т.е. запаса плавучести, который влияет на безопасность плавания (при авариях с нарушением непроницаемости корпуса судно не должно тонуть). Каждому судну назначается минимальный надводный борт, который регламентируется международными правилами и Правилами Регистра (Морской Регистр судоходства — Российское классификационное общество, т.е. организация, осуществляющая постоянный надзор за проектированием, постройкой и эксплуатацией судов морского флота; подобные организации имеются в других судостроительных странах). Этот надводный борт зафиксирован в «Свидетельстве о грузовой марке», которое выдается на судно, и отмечен на обоих бортах специальным знаком, который называется «грузовая марка».

Грузовая марка наносится в районе мидель-шпангоута и состоит из трех элементов: палубной линии, диска (круга или диска Плимсоля) и гребенки осадок. Верхняя кромка палубной линии располагается на уровне линии палубы переборок у борта (палуба переборок — та, до которой доводятся водонепроницаемые поперечные переборки).

Диск Плимсоля — круг диаметром 400 мм, пересеченный горизонтальной линией, от верхней кромки которой отсчитывается минимальный надводный борт. Линии на гребенке показывают максимально допустимые осадки для различных условий. Судно, надводный борт которого меньше минимального, не выпустят из порта. Типичный вид грузовой марки показан на рис. 1.

Рис. 1. Грузовая марка: ПТ — пресная тропическая; П — пресная; Т — тропическая;

Л — летняя; З — зимняя; ЗСА — зимняя для Северной Атлантики

Особую грузовую марку имеют лесовозы, у которых груз леса на палубе при авариях создает дополнительную плавучесть, что дает возможность уменьшить надводный борт. Встречается также тоннажная марка, которая давала определенные льготы при расчете вместимости судна (с точки зрения различных сборов).

На бортах судна в носу и в корме, часто также и на миделе наносят марки углубления, которые служат для определения осадок, крена и дифферента. Марки представляют собой числа (арабские, если осадка измеряется в дециметрах, или римские, если в футах; 1 фут = 0,3048 м), отсчет осадок производится по нижней кромке этих чисел.

При проектировании судна одной из важнейших величин, которые требуется определить, является водоизмещение. Расчет водоизмещения производится с помощью «стандартных таблиц нагрузки». Эти таблицы впервые были введены еще в начале ХХ века; в разных странах они несколько различны и изменяются со временем. Примерный вид их показан в табл. 8.

Необходимость таблиц нагрузки, с одной стороны, заключается в том, чтобы не упустить каких-либо ее составляющих, с другой, в том, что различные составляющие определяются по различным зависимостям.

Т а б л и ц а 8

Код	Наименование	Р,	Плечи, м	Моменты, тм	Приме
элемента нагрузки	элемента нагрузки	т	x	y	z	Px	Py	Pz	чания
Корпус
.
Судно в грузу

Всё водоизмещение судна укрупненно делится на разделы: 01 — корпус; 02 — устройства судовые; 03 — системы; 04 — установка энергетическая; 05 — электроэнергетическая система, внутрисудовая связь и управление; 07 — вооружение; 09 — запасные части; 10 — балласт; 11 — запас водоизмещения и остойчивости; 12 — постоянные жидкие грузы; 13 — снабжение, имущество; 14 — экипаж, провизия, вода, расходные материалы; 15 — груз перевозимый; 16 — запасы топлива, масла, воды; 17 — переменные жидкие грузы; 18 — жидкий балласт; 19 — грузы, снабжение, балласт дополнительный. Здесь некоторые номера разделов, относящиеся к военным кораблям, отсутствуют.

Разделы разбиваются на более мелкие элементы — группы (например, 0101 — корпус металлический; 0102 — фундаменты, подкрепления; 0103 — дельные вещи; 0104 — неметаллические части корпуса; 0105 — покрытия, окраска; 0106 — изоляция; 0107 — воздух в корпусе; 0108 — оборудование помещений, постов. В свою очередь, группы делятся на подгруппы, а они — на наиболее мелкие слагаемые — статьи. Конечно, масса различных слагаемых может различаться во много раз, а немало статей, предусмотренных стандартными таблицами нагрузки, может вообще отсутствовать на данном судне. Такие таблицы дают возможность с необходимой точностью рассчитать водоизмещение и координаты ЦТ судна, при различных состояниях нагрузки: порожнем, в полном грузу и других типовых случаях.

В соответствии с уравнением плавучести, масса воды в объеме подводной части судна должна уравновешивать массу судна. Таким образом, необходимо уметь определять величину подводного объема и координаты его ЦТ. Если можно ограничиться одной координатой – абсциссой, для этих целей может служить кривая, называемая строевой по шпангоутам. Ординаты этой кривой в определенном масштабе равны площадям погруженной части шпангоутов, площадь равна объемному водоизмещению судна, а абсцисса ЦТ этой площади — абсциссе ЦВ.

В судостроительных расчетах для определения площадей криволинейных фигур используют правила приближенного интегрирования. Среди них широкое распространение получило правило трапеций. В соответствии с ним, фактическую площадь фигуры заменяют площадью трапеций, полученных путем разбиения фигуры на равные отрезки длиной DL и соединения концов соседних ординат прямыми линиями, как показано на рис. 2.

10 9 8 i+1 i 2 1 0 шп.

Рис. 2. Схема представления плоской фигуры по правилу трапеций

Площадь определяется по формуле:

Слагаемое (y0 + yn) / 2 принято называть поправкой; n — количество интервалов разбиения, в нашем примере n = 10.

При определении площадей шпангоутов на самой нижней (нулевой) ватерлинии необходимо вместо действительных ординат брать приведенные, которые получаются уравниванием площадей, как показано на рис. 3. Для этого из точки пересечения контура шпангоута с 1-й ватерлинией проводят прямую так, чтобы площади отрезанного и добавленного участков были (на глаз) равны, и в точке пересечения контура шпангоута с 0-й ватерлинией берут приведенную ординату. При расчете площадей ватерлиний приведенные ординаты вводятся на концевых шпангоутах.

Рис. 3. Схема к определению приведенных ординат

Площадь шпангоута рассчитывается по формуле:

Множитель 2 учитывает то обстоятельство, что ординаты представляют собой полуширины, а не полные ширины. DT — расстояние между ватерлиниями.

После того, как будут найдены площади всех шпангоутов, можно построить строевую по шпангоутам. По горизонтали откладываются номера шпангоутов (нос справа, корма слева, нумерация с носа в корму; заметим, что в ряде стран шпангоуты нумеруются, наоборот, с кормы в нос) в удобном масштабе, по вертикали — площади wi. Масштаб площадей рекомендуется выбирать таким, чтобы вертикальный размер рисунка был примерно в 2 — 3 раза меньше, чем горизонтальный.

По строевой по шпангоутам объемное водоизмещение рассчитывается по правилу трапеций, точно так же, как и площади шпангоутов:

Абсциссу ЦВ находят по следующей формуле:

Здесь и далее предполагается, что общее количество теоретических шпангоутов – 11 (а не 21, как в обычных расчетах), а суммы — исправленные.

Коэффициент полноты мидель-шпангоута

Обратим внимание на то, что самая нижняя ВЛ — нулевая, т.е. n — не число ВЛ, а число интервалов между ними, которое на 1 меньше (n = 4). Ординаты yi берутся на мидель-шпангоуте, на 0-й ВЛ ордината приведенная.

Аналогично рассчитывается коэффициент полноты площади ВЛ:

но здесь ординаты yi берутся на КВЛ, а n = 10.

Коэффициент общей полноты

Как видим, рассмотренные расчеты достаточно просты. Однако далеко не во всех случаях, встречающихся на практике, можно воспользоваться приведенными формулами, которые предполагают, что судно сидит прямо, на ровный киль и имеет осадку, соответствующую одной из теоретических ватерлиний.

Так, если судно имеет дифферент, для вычисления водоизмещения и абсциссы ЦВ служит так называемый «масштаб Бонжана» — кривые зависимостей площадей шпангоутов от осадки. Он может иметь различный вид.

Часто на горизонтальной оси точками в некотором масштабе отмечают теоретические шпангоуты, через эти точки проводят вертикальные прямые, которые служат осями отсчета площадей, а сами площади откладывают вправо от осей (или в носу — влево, в корме — вправо). При использовании масштаба Бонжана в такой форме на нем проводят наклонную ватерлинию, через точки ее пересечения с вертикальными осями (шпангоутами) проводят горизонтальные линии, вдоль которых измеряют площади шпангоутов. Далее расчет выполняется обычным способом. Другая форма масштаба Бонжана — все кривые площадей строятся от одной вертикальной оси (носовые шпангоуты — вправо, кормовые — влево), вместо проведения наклонной ВЛ рассчитывают осадки на каждом шпангоуте, их откладывают по вертикальной оси и т.д. Наконец, масштаб Бонжана может быть представлен в табличной форме.

Для выполнения различных расчетов по статике корабля (и ряда других, предполагающих использование теоретического чертежа) при проектировании судна строятся и другие кривые. К числу наиболее важных следует отнести кривые элементов теоретического чертежа (КЭТЧ), которые в зарубежной документации нередко называются «гидростатические кривые».

На чертеже изображаются зависимости различных элементов (характеристик) формы корпуса от осадки для случая посадки судна без крена и дифферента; ось осадок проводится вертикально. Для удобства работы часто наносится сантиметровая сетка (или он выполняется на миллиметровой бумаге). Оси отсчета различных величин могут не совпадать, чтобы чертеж лучше читался. Назовем эти элементы.

Объемное V и весовое (массовое) D водоизмещение — эти две кривые вычерчиваются в соответствующих друг другу масштабах и проходят через весь чертеж. Часто эти кривые называют «грузовой размер».

Координаты ЦВ xc и zc — вычерчиваются в одном масштабе. Аппликата ЦВ вычисляется примерно так же, как и абсцисса, но для этой цели используется строевая по ватерлиниям.

Площадь ВЛ S и абсцисса ее ЦТ xf. Масштаб кривой xf всегда такой же, как и xc. Способ расчета также аналогичен.

Центральные моменты инерции площади ВЛ относительно осей х (Ix) и у (If). Для их нахождения используются формулы:

Поперечный и продольный метацентрические радиусы (эти понятия будут разъясняться в следующем разделе):

Кривые r и zc всегда вычерчиваются в одинаковых масштабах.

Наконец, в правой части чертежа изображаются кривые коэффициентов полноты a, b и d. Чаще всего для них принимается масштаб 1 см = 0,1.

С помощью КЭТЧ выполняются разнообразные судостроительные расчеты. Например, изменение средней осадки в результате приема малого груза Р составит

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник: studopedia.ru