Подводная лодка (ПЛ) представляет собой боевой корабль способный вести боевые действия как в надводном, так и в подводном положении.
Корпус подводной лодки должен выдерживать большие гидростатические давления воды при погружении и в то же время иметь высокие мореходные качества. Для выполнения этих требований ПЛ имеет два корпуса: прочный (внутренний), обеспечивающий прочность и герметичность, и легкий (наружный), обеспечивающий высокие мореходные качества.
В прочном корпусе размещаются личный состав, а также оружие и технические средства, которые должны быть изолированы от забортной воды.
Конструктивно прочные корпуса современных ПЛ имеют сигарообразную форму и состоят из обшивки и набора. 0бшивка изготовляется из высококачественной, особо прочной, специально обработанной листовой стали толщиной 30 — 50 мм. Материалами обшивки могут быть сплавы на основе титана.
Набор прочного корпуса выполняется по поперечной системе и состоит из кольцеобразных шпангоутов, которые располагаются внутри обшивки.
2 Плавучесть и непотопляемость
Размеры прочного корпуса в зависимости от водоизмещения ПЛ могут быть по диаметру до 6 — 10 м, по длине — от 50 до 120 м.
Для обеспечения непотопляемости и создания необходимых жизненных условий личному составу прочный корпус поперечными водонепроницаемыми переборками разделяется на 5 — 10 отсеков. Для сообщения между отсеками в переборках устанавливаются равнопрочные с переборками двери.
По высоте отсеки разделяются платформами. На ПЛ большого водоизмещения могут быть 2 — 3 платформы.
Над центральным постом к прочному корпусу крепится прочная (боевая) рубка, которая является главным командным пунктом ПЛ при плавании на перископной глубине. В случае аварии прочная рубка может использоваться как шлюзовая камера для выхода личного состава на поверхность.
Вход, выход погрузка и выгрузка малогабаритных грузов и запасных торпед обеспечиваются через входные и торпедопогрузочные люки.
К элементам прочного корпуса относятся также шахты для размещения ракет и трубы торпедных аппаратов.
Легкий корпус имеет хорошо обтекаемую форму и предназначен для обеспечения ПЛ высоких мореходных качеств. Он частично или полностью по длине и периметру охватывает прочный корпус и состоит из средней части, носовой и кормовой оконечностей, палубной надстройки и ограждения рубки.
В легком корпусе размещаются цистерны, а также оружие и технические средства, которые могут подвергаться воздействию забортной воды. Ввиду того что при нахождении ПЛ в подводном положении легкий корпус не испытывает гидростатического давления воды, его конструкция определяется главным образом соображениями прочности при погружении, всплытии и плавании в надводном положении.
Конструктивно легкий корпус состоит из обшивки и набора. Обшивка выполняется из листов стали толщиной 4 — 8 мм, а набор представляет собой жесткий каркас состоящий из шпангоутов, поперечных переборок стрингеров, раскосин и других деталей. В нижней части надстройки, в оконечностях и ограждении рубки делается отверстия (шпигаты), через которые проницаемые части легкого корпуса заполняются водой при погружении и осушаются при всплытии. Вентиляция проницаемых частей легкого корпуса при погружении и всплытии происходит через большое количество отверстий в палубе.
Легкий корпус крепится к прочному с помощью сварки так чтобы при повреждениях легкого корпуса исключалось повреждение прочного. Для постановки подводной лодки в док, а также для предохранения прочного корпуса от повреждений при покладке на грунт в нижней части по всей длине прочного корпуса проходит сварной киль.
В кормовой оконечности ПЛ перед кормовыми горизонтальными рулями устанавливаются горизонтальные стабилизирующие плоскости. Они обеспечивают устойчивость движения ПЛ на переднем ходу. Атомные подводные лодки имеют горизонтальные и вертикальные стабилизаторы.
5.2 Расположение вооружения и основных технических
средств на подводных лодках
Основное вооружение, технические средства и личный состав размещается в отсеках ПЛ. Наименование отсеков производится исходя из назначения и размещенного в них основного оружия и технических средств. Например, на атомной ракетной ПЛ с семью отсеками основное вооружение располагается следующим образом.
В первом торпедном отсеке находятся казенные части торпедных аппаратов, устройства для их перезаряжания, запасные торпеды. Второй отсек является жилым. В нем на верхней платформе расположены каюты офицеров и кубрики личного состава, на нижней платформе — бытовые помещения.
В трюме размещены аккумуляторная батарея, механизмы и системы, обеспечивающие жизнедеятельность личного состава. Кормовая часть второго отсека оборудована под центральный пост. В ней находятся пост управления подводной лодкой, приборы управления ракетной и торпедной стрельбой, посты радиотехнического наблюдения и связи.
Третий отсек оборудован под пост предстартовой подготовки ракет. Четвертый отсек является ракетным. В нем расположены шахты ракет, системы и механизмы, обеспечивающие их хранение и подготовку к пуску. Пятый отсек реакторный. В нем размещается ядерный реактор, парогенераторы с системами и механизмами, обслуживающими их работу.
В шестом отсеке расположены вспомогательные механизмы энергетической установки. Седьмой отсек — турбинный. В нем расположены главный турбозубчатый агрегат с обслуживающими системами и механизмами, турбогенераторы, резервный дизель-генератор и гребной электродвигатель для обеспечения хода ПЛ при неработающем ГТЗА.
На различных проектах подводных лодок размещение вооружения, механизмов и технических средств имеет свои особенности.
5.3 Назначение основных общекорабельных систем и устройств
подводной лодки
Система погружения. При плавании в надводном положении подводная лодка обладает запасом плавучести равным 20-30% надводного водоизмещения. При погружении этот запас плавучести необходимо погасить путем приема воды в цистерны главного балласта (ЦГБ). Система погружения обеспечивает процесс перехода ПЛ из надводного положения в подводное.
Она состоит из 10 – 15 ЦГБ и цистерны быстрого погружения (ЦБП) с арматурой, трубопроводами и системой управления их осушением и заполнением ЦГБ расположены в легком корпусе ПЛ по всей его длине. Заполнение ЦГБ производится через кингстоны, а воздух выпускается через клапаны вентиляции. Открытие и закрытие кингстонов и клапанов вентиляции производятся гидравлическими приводами. Для удобства управления все ЦГБ разделены на три группы: носовую, среднюю и кормовую.
В зависимости от степени заполнения ЦГБ н ЦБП подводная лодка может занимать по отношению к поверхности моря три основных положения: крейсерское, позиционное и подводное.
Крейсерское положение — основное надводное положение удифферентованной ПЛ с продутыми ЦГБ и заполненной ЦБП.
Позиционное положение — промежуточное надводное положение удифферентованной ПЛ с заполненными ЦГБ, кроме средней группы и продутой ЦБП. Позиционное положение является переходным при погружении и всплытии. Уход ПЛ под воду из этого положения совершается с минимальной затратой времени исчисляемой секундами.
Подводное положение — подводная лодка удифферентована и все ЦГБ заполнены, ЦБП продута.
Погружение ПЛ может производиться в два этапа (обычное погружение) и в один этап (срочное погружение).
Обычное погружение из крейсерского положения производится при продутой ЦБП. При этом сначала заполняются концевые группы ЦГБ и ПЛ переходит в позиционное положение, а затем заполняются ЦГБ средней группы и ПЛ переходит в подводное положение.
Срочное погружение из крейсерского положения производится при заполненной ЦБП и одновременном заполнении всех ЦГБ. Масса воды в ЦБП создает ПЛ отрицательную плавучесть и она быстро уходит под воду. На определенной глубине ЦБП продувают и ПЛ занимает заданную глубину погружения. При срочном погружении из позиционного положения ЦБП заполняется одновременно с заполнением средней группы ЦГБ, а продувается в том же порядке, что и при срочном погружении из крейсерского положения.
Срочное погружение является основным видом погружения ПЛ в море.
Погружение в два этапа производится только при первом погружении в море, после ремонта, при дифферентовке, при неотработанном личном составе.
В подводном положении ПЛ может находиться на перископной, безопасной, рабочей и предельной глубинах.
Перископная глубина (6 — 11 м) позволяет вести визуальное наблюдение за водной поверхностью и воздухом с помощью перископа, использовать радиотехнические средства с выдвижными антеннами и устройство для работы дизеля под водой (РДП).
Безопасная глубина (25 — 30 м) предохраняет ПЛ от таранных ударов кораблей и судов. Подводным лодкам запрещается плавать на глубинах от перископной до безопасной.
Рабочая глубина (70 — 80% от предельной) — наибольшая глубина на которой ПЛ может находиться длительное время на ходу и производить любые маневры.
Предельная глубина — наибольшая глубина, на которую ПЛ может погружаться ограниченное число раз, не получая остаточных деформаций прочного корпуса.
Система всплытия обеспечивает процесс перехода ПЛ из подводного положения в надводное путем удаления (продувания) водяного балласта из ЦГБ. Она включает систему аварийного продувания ЦГБ воздухом высокого давления (ВВД) и систему продувания ЦГБ воздухом низкого давления.
Всплытие ПЛ в надводное положение может быть обычным и аварийным.
При обычном всплытии ПЛ с помощью хода и горизонтальных рулей всплывает на перископную глубину, где с помощью системы аварийного продувания продувается средняя группа ЦГБ воздухом высокого давления и обеспечивается всплытие ПЛ в позиционное положение. Всплытие в крейсерское положение производится путем продувания концевых групп ЦГБ воздухом низкого давления.
Аварийное всплытие производится при потере плавучести, возникновении аварийных дифферентов в подводном положении, всплытии на большой волне, а также при невозможности продуть ЦГБ воздухом низкого давления. Оно заключается в продувании части или всех ЦГБ воздухом высокого давления с помощью системы аварийного продувания.
Дифферентовочная система предназначена для приведения остаточной плавучести и дифферента ПЛ к заданным величинам, близким к нулю. Система состоит из уравнительной цистерны, размещенной в средней части корпуса, а также из носовой и кормовой дифферентной цистерн, размещенных в концевых отсеках и связанных между собой водяным и воздушным дифферентовочными трубопроводами.
При плавании ПЛ в подводном положении практически не удается выполнить условие равновесия, когда сила плавучести строго равна силе тяжести, а статический дифферентующий момент равен нулю. Разность между силой плавучести и силой тяжести ПЛ называется остаточной плавучестью. При этом, если сила плавучести больше силы тяжести, остаточная плавучесть положительна и ПЛ имеет тенденцию к всплытию, и наоборот. Величина остаточной плавучести не должна превышать 0,02% подводного водоизмещения.
Подводная лодка считается удифферентованной, если при подводном ходе она держит заданную глубину с дифферентом, близким к нулю. В процессе дифферентовки остаточная плавучесть погашается путем приема (откачивания) забортной воды в уравнительную цистерну. Приведение дифферента ПЛ к заданной величине производится путем перемещения сжатым воздухом определенного количества воды из одной дифферентной цистерны в другую. Чтобы обеспечить возможность перераспределения воды при поддифферентовках, уравнительные и дифферентные цистерны никогда полностью водой не заполняются.
Система воздуха высокого давления (ВВД) предназначена для пополнения и хранения запасов ВВД, а также для подачи его к потребителям. Система состоит из баллонов для хранения запасов ВВД, компрессоров для получения ВВД и трубопроводов с арматурой. На подводных лодках используется сжатый воздух давлением от 200 до 300 кгс/см 2 .
Он обеспечивает применение оружия, продувание ЦГБ при всплытии ПЛ, создание воздушной подушки (противодавления) в отсеках при заполнении их водой при аварии, использование аварийно-спасательных устройств, наполнение пусковых баллонов дизелей, получение воздуха среднего давления в другие нужды.
Система воздуха среднего давления (ВСД) предназначена для обеспечения дифферентовки ПЛ, перемешивания электролита в аккумуляторах, подачи пресной воды к потребителям и для обеспечения работы различных пневматических устройств.
Источником ВСД служит корабельный запас ВВД. Система ВСД состоит из устройств для снижения давления воздуха до рабочей величины (редукторы, дроссельные клапаны) и воздухопровода с арматурой для подачи ВСД к потребителям.
Система осушения и заполнения обеспечивает аварийное осушение отсеков, осушение трюмов, цистерн грязной воды, шахт перископов, аккумуляторных ям, осушение и заполнение уравнительных, дифферентных топливных, заместительных и других цистерн, а также подачу забортной воды к пожарным рожкам и на охлаждение двигателей.
Система гидравлических приводов служит для приведения в действие и управления устройствами и механизмами ПЛ, обеспечивающими ее маневрирование по курсу, погружение, всплытие, удержание и изменение глубины плавания, а также применение оружия. Типовая система гидравлических приводов включает в себя насосные установки, гидравлические наполнительные механизмы (прессы) с органами управления, трубопроводы с арматурой, приборы контроля и сигнальные устройства. В качестве рабочей жидкости в системе применяется минеральное масло под давлением.
Системы вентиляции, кондиционирования, регенерации и средства очистки воздуха предназначены для поддержания комфортной воздушной среды в отсеках ПЛ по газовому составу, чистоте, температуре и влажности.
Система вентиляции (вдувная и вытяжная) обеспечивает вентилирование помещений ПЛ в атмосферу в надводном положении и на перископной глубине. В подводном положении, на глубинах более перископной, система вентиляции обеспечивает перемешивание воздуха между отсеками, что позволяет снизить концентрацию водорода, уравнять давление и температуру воздуха в них.
Система кондиционирования поддерживает благоприятную температуру и влажность воздуха в отсеках. В подводном положении она работает совместно с системой регенерации воздуха.
Средства очистки позволяют очищать воздух в отсеках ПЛ от вредных примесей, паров и неприятных запахов с помощью различных фильтров и поглотителей.
Контроль за составом воздуха в отсеках ПЛ осуществляется автоматическими газоанализаторами, которые показывают концентрацию кислорода, углекислоты, окиси углерода и водорода.
Санитарные и бытовые системы и устройства обеспечивают бытовые нужды личного состава ПЛ. К ним относятся: системы пресной, питьевой и сточной воды, система отопления, а также гальюнное и мусоровыбрасывающее устройства.
Торпедное устройство состоит из торпедных аппаратов, торпедопогрузочного устройства, приспособлений для погрузки, хранения, выгрузки торпед и перезарядки торпедных аппаратов, системы беспузырной торпедной стрельбы. Погрузка и выгрузка мин производятся с помощью тех же устройств и несложных дополнительных приспособлений.
Устройство РДП (работа дизеля под водой) позволяет дизельной ПЛ иметь ход под дизелями в подводном положении на перископной глубине, производить заряд аккумуляторной батареи, вентилировать отсеки и пополнять запасы сжатого воздуха. При движении под РДП повышается скрытность подводной лодки.
Рулевое устройство предназначено для обеспечения управляемости ПЛ в двух плоскостях. Оно состоит из устройства вертикального руля для обеспечения маневрирования по курсу (в горизонтальной плоскости) и устройства горизонтальных рулей (носовых и кормовых), обеспечивающих управление по глубине (в вертикальной плоскости).
Якорное, швартовочное и буксирное устройства обеспечивают постановку ПЛ на якорь и съемку с него в надводном и подводном положениях, швартовку к причалу или к борту плавучей базы, буксировку ПЛ, не имеющей хода.
Перископные устройства служат для визуального наблюдения с перископной глубины за горизонтом, поверхностью моря, воздушным пространством и побережьем в пределах видимости, обеспечиваемой оптическими средствами. Кроме того, перископное устройство обеспечивает выполнение торпедных атак при визуальном наблюдении цели. Обычно подводные лодки имеют два перископа: командирский, или перископ атаки, и зенитный — для наблюдения за воздушным пространством.
Выдвижные антенные устройства предназначены для обеспечения радиосвязи и радиотехнического наблюдения с перископной глубины. К ним относятся выдвижные устройства радиоантенн, антенны поисковой радиолокационной станции, радиолокационной станции обнаружения, радиопеленгатора.
Аварийно-спасательные устройства предназначены для оказания помощи аварийной ПЛ, спасения ее личного состава и подъема затонувшей ПЛ на поверхность, если она не может самостоятельно всплыть.
К ним относятся: устройства для подачи сигналов с аварийной ПЛ, устройства для поддержания жизнедеятельности личного состава в аварийной ПЛ, устройства для индивидуального спасания личного состава и устройства для подъема затонувшей ПЛ.
Сигнал об аварии и невозможности самостоятельного всплытия подается на поверхность путем отдачи аварийно-сигнального буя (АСБ), который обозначает место затонувшей ПЛ. Аварийно-сигнальный буй снабжен телефонным аппаратом и сигнальной лампой При невозможности использования АСВ для подачи сигналов о местонахождении аварийной ПЛ могут использоваться гидроакустическая аппаратура, дымовые шашки, выпуск воздушных пузырей, масляных пятен т. п.
Жизнедеятельность личного состава в аварийной ПЛ обеспечивается аварийными запасами пищи и воды; средствами регенерации воздуха; возможностью подачи воздуха с надводного корабля по специальным шлангам; передачей пресной воды и средств регенерации водолазом через шлюзовые рубки, люки и торпедные аппараты.
Если ПЛ не может всплыть на поверхность самостоятельно или с помощью кораблей-спасателей, то принимаются все необходимые меры для выхода личного состава из затонувшей ПЛ на поверхность. Выход личного состава на поверхность возможен из отсеков через входные люки, через боевую рубку и торпедные аппараты путем их шлюзования.
Источник: poisk-ru.ru
Если ваш герой зачем-то лезет под воду 3 (плавучесть)
Дисклеймер: это не обучалка по фридайвингу. Это статья, чтоб сделать описание нырка персонажа более правдоподобным. Хотите научиться нырять на задержке – идите к сертифицированным инструкторам.
Не пятница, сегодня у меня первый рабочий день после отпуска… Но в работу надо входить постепенно, да и отпуск был … активный. Чуть позже к травматологу поковыляю (то, что своими ногами – хорошо, значит ничего серьезного). Так что вместо утреннего спортзала окунусь я опять в одно из своих любимых. Сегодня у нас:
2.Плотность и плавучесть: Утонет ли ваш герой?
Сейчас мне это кажется таким очевидным, что не пойму, как мог раньше думать иначе? Но, возможно, я не один такой.
Раньше, как я думал? К примеру: тонет корабль. Или подводная лодка легла на грунт. Не глубоко, метрах на ста. Казалось бы, ну что здесь такого? Набрал воздуха в легкие, вышел за пределы корпуса – и всплывай как пузырик… Или вот еще: на дне моря, еще один провал. Чего бояться? Это же не на суше: нет под ногами опоры – будешь падать, пока эту опору не встретишь. А в воде?
Человек же всплывает! … Или нет?
И опять у нас «физика для чайников». Потерпите, не много.
Итак, от чего зависит, будет тело погружаться или всплывать? От относительной плотности по сравнению с окружающей средой. Если плотность тела ниже окружающей среды – оно всплывет, как деревяшка. Если плотность выше – утонет. (Что есть плотность? Отношение массы к вытесняемому объему)
Плотность нужно брать среднюю по телу/объекту. Понятно, что у аэростата: сама корзина, мешки с песком, люди в корзине, даже его оболочка, всё это плотнее окружающего воздуха. Но газ, или теплый воздух внутри оболочки – менее плотный. (специально буду оперировать плотностью, а не весом или массой, потом поймете). Поэтому аэростат и «всплывает» в атмосфере, пока не дойдет до тех слоев, где воздух достаточно разряжен.
У нас по условиям вода. Плотность – единица (1 гр/см3 или 1 тонна на кубометр объема).
И человек. Кости, мозговое вещество, мышцы – все это плотнее воды. (Плотность мышечных волокн – 1,09 (1090кг/м3), плотность жира 0,9. Т.е. жирный человек не будет плавать как поплавок, жир не настолько легче.
Но у человека есть внутренние полости, заполненные воздухом: пазухи в голове, легкие. Всё это дает человеку слабую положительную плавучесть, т.к. его масса поделенная на занимаемый телом объем всё-таки меньше чем у такого же объема воды. Т.е. средняя плотность человека меньше.
(Но на выдохе человеческое тело тонет. Даже не на полном, достаточно сделать обычный выдох, а это как правило меньше половины объема легких, чтоб человек начал тонуть. Есть хорошие упражнения для тренировки, например «лягушка»: делаешь полувыдох, погружаешься на дно и начинаешь изображать скачущую лягушку: подобрал ноги, оттолкнулся, проскользил сколько-то, и снова. И так, пока можешь).
И вот человек начинает погружаться… Помните, что я писал по поводу легких в первом самом блоге? Напомню:
«Но как раз с легкими проблем таких нет, ибо вода давит на грудную клетку, ребра у нас подвижны, легкие сжимаются, воздух в них сжимается, давление уравновешивается…»
Понимаете? Воздух в легких сжимается. Т.е. плотность его увеличивается. А что это значит?
Значит это то, что с определенной глубины человеческое тело уже не всплывает как пузырик. Оно тонет. Как камень.
Фридайверы делят глубины на зоны: положительной плавучести, нейтральной и отрицательной.
В зоне положительной плавучести человеческое тело с воздухом в легких будет всплывать. Как раз та история: вдохнул поглубже, вышел из затопленного судна, подлодки, даже если нет никаких спасжилетов, компенсаторов плавучести и т.п. И всплыл. Поскольку всплываешь без мышечной активности, твоего дайвтайма (задержки дыхания) должно хватить на всплытие (расслабился, мысли вон и ждешь, пока нос и рот не окажутся над водой).
В зоне нейтральной человек как раз и может испытать тот самый «кайф невесомости» — тело не тонет и не всплывает, усилий чтоб удержаться в толще воды никаких. Стоит попробовать и … короче, это круче наркоты!
В зоне отрицательной человек тонет. Всё.
Самая засада, на каких глубинах начинается та или иная зона плавучести. И тут мы наступаем на «эмпирические грабли», ибо «чистых» экспериментов у меня нет (возможно где-то в реальности они существуют, но мне не известны).
Люди как правило не лезут под воду «без ничего». Во-первых, большинство спортсменов, подводных охотников и прочих здравомыслящих ныряют в гидрокостюмах. Ибо холодно, но об этом как-нибудь в другой раз. А во-вторых, гидрокостюм имеет хорошую положительную плавучесть (лучше иных спасжилетов, поскольку еще и не дадут замерзнуть).
А чтоб компенсировать избыточную плавучесть ныряльщики цепляют груза. И в зависимости от того, как они отгрузились эти самые зоны у них могут сдвигаться.
Так что, если ваш герой ныряет на глубины более 15–20 метров, ему, если он в футболке и шортиках, надо больше думать не о том, как погрузиться, а о том, как потом всплыть! И тут или что-то плавучее (придумаете сами, только компенсировать грузами не забудьте, можно сбрасываемыми, вроде валуна . на шею ), или ласты (эффективно грести руками-ногами под водой еще уметь надо).
Вы же помните, что тот во втором фильме утонул в жидком металле? Так вот, плотность стали если мне не изменяет склероз – 7. Плотность металла в жидком виде гуглится на уровне 8. Т.е. чтоб утонуть в расплаве Терминатору надо было иметь среднюю плотность тушки больше этого показателя. Возьмем плотность человеческого тела за очень близкую к воде, т.е. ок. 1. (Ну может 0,9). Масса человека, близкого по габаритам к Шварцу в том его состоянии где-то ок 100+ кг.
Т.е. Терминатор из второго фильма, чтоб утонуть в «жидком металле» должен был весить … 700-800 + кг. (и даже больше, очень он уверенно погружался). Хм… увесистый был дядя, как его Харлей выдержал с таким-то прыжком.
Ну и в заключение, для иллюстрации как тело может тонуть.
Это я уже постил? https://youtu.be/uQITWbAaDx0 Хоть и в комментах, но всё равно гляньте, кому не лень. Просто потому что . красиво. (Обратите внимание, у него гидра отгружена — на пояснице висит один грузик. Сильно отгружаться ни кто не будет — это ж потом на себе тащить, всплывая)
А сюда вставлю это (нырок в бассейне Y40). Здесь даже без грузов. Но и гидра скорее всего полуторамиллиметровая, почти ничего не добавляет к плавучести.
Источник: author.today
Плавучесть судна
Плавучестью судна — называют способность судна плавать по определенной осадке при заданном количестве находящихся на нем грузов.
На плавающее судно вертикально вниз действуют силы веса (тяжести), пропорциональные нагрузке масс судна, а вертикально вверх — силы гидростатические, пропорциональные массе вытесненной воды.
Результирующая сил веса Р равна сумме сил веса (тяжести) самого судна и всех грузов, находящихся на нем, приложена в центре тяжести (ЦТ) судна в точке G и всегда направлена вертикально вниз.
Результирующая гидростатических сил, определяемых давлением воды на поверхность судна, приводится к вертикальной силе yV, направленной вверх и называемой силой поддержания, или силой плавучести.
Согласно закону Архимеда, вес, или водоизмещение (масса), плавающего тела равны весу или массе вытесненной им воды: P=yV или D = ρV,
где V — объем подводной части судна, м3;
у — удельный вес воды, н/м3 или тс/м3;
D — масса судна, т; ρ — плотность воды, т/м3;
P — вес судна в целом, кН или тс.Cила поддержания yV приложена в центре тяжести подводного объема — точке С, которую называют центром величины (ЦВ).
Объем V называется объемным водоизмещением и служит мерой плавучести.
Следует различать понятия веса и массы судна. Масса выражает инерционные и гравитационные свойства судна, является скалярной величиной и измеряется в тоннах (т). Вес судна является векторной величиной и измеряется в килоньютонах (кН) или тонна-силах (тс). Масса судна в тоннах численно равна его весу в тонна-силах.
Так как под действием сил Р и yV судно находится в равновесии, то необходимо, чтобы эти силы были равны и действовали по одной прямой в противоположные стороны. Если обозначить координаты точек G и С по длине, ширине и высоте судна соответственно хg и хc, yg и ус, zg и zc, то условия равновесия плавающего судна можно выразить следующими уравнениями: P=yV или D = ρV; xg=xc; yg = yc. Так как судно симметрично ДП, то точки G и С должны лежать в этой плоскости, т. е. уg=yc=0. У наводных судов центр тяжести G лежит выше центра величины С, т. е. zg>zc.
Так как объем подводной части корпуса можно выразить через главные размерения и коэффициент общей полноты, т. е. V=δLBT, то водоизмещение (массу) судна можно представить в виде D=ρδLBT. Водоизмещение D (нагрузка масс) и координаты центра тяжести (центра масс) определяются расчетом, учитывающим массу и местоположение отдельных составляющих.
Объемное водоизмещение, а также координаты центра величины С определяют по теоретическому чертежу методом трапеций в табличной форме. Вычисления начинают с определения площади шпангоутов. С этой целью площадь каждого шпангоута разбивают следами ватерлиний на n-е число участков, и криволинейные кромки заменяют прямыми (рис. 2). Расчеты будут тем точнее, чем большее число ватерлинии проведено.
Площадь шпангоута определяется как удвоенная сумма площадей трапеций, вписанных в этот шпангоут.
Далее на прямой в определенном масштабе отмечают теоретические шпангоуты, восстанавливают перпендикуляры и на них также в масштабе отмечают соответствующие площади шпангоутов. Полученные точки соединяют плавной линией, которая характеризует изменение площади поперечного сечения судна по длине и называется строевой по шпангоутам (рис. 3). Если найти площадь фигуры, ограниченной строевой по шпангоутам, то она с учетом масштаба будет равна объемному водоизмещению судна. Площадь строевой по шпангоутам определяется так же, как и площадь шпангоутов.
Строевая по шпангоутам
Объемное водоизмещение можно определить, пользуясь строевой по ватерлиниям, представляющей собой кривую, абсциссы которой в принятом масштабе дают площади ватерлиний в зависимости от осадки. Площадь фигуры, ограниченной строевой по ватерлиниям, в соответствующем масштабе равна объемному водоизмещению по заданную осадку. Площадь ватерлиний, а также площади фигуры, ограниченной строевой по ватерлиниям, находят .так же, как и площади шпангоутов, методом трапеций. Для этой же цели можно использовать специальный прибор, называемый планиметром.
Если для разных осадок определить объем погруженной части корпуса и соответствующее этим осадкам водоизмещение, то можно построить график, называемый грузовым размером (рис. 4). Пользуясь грузовым размером, можно определить изменение средней осадки от приема или расходования груза или по заданному водоизмещению определить осадку судна.
Для обеспечения безопасности плавания каждое судно должно обладать запасом плавучести. Под запасом плавучести понимается количество грузов, котороесудно может принять сверх находящихся на нем до полного погружения.
Мерой запаса плавучести служит объем надводной непроницаемой части судна от действующей ватерлинии до верхней палубы, имеющей водонепроницаемые закрытия. В этот объем могут входить и надстройки, если они также имеют водонепроницаемые закрытия. В случае попадания воды внутрь корпуса осадка судна увеличивается, но оно остается на плаву.
Запас плавучести зависит от величины надводного борта: чем он больше, тем больше запас плавучести. Исходя из этого Регистр назначает каждому судну в зависимости от его размеров, назначения и района плавания минимальный надводный борт, который фиксируют в «Свидетельстве о грузовой марке», выдаваемом каждому судну.
Обычно запас плавучести составляет 30-50 % водоизмещения, на танкерах 15 — 25%, на лассажирских судах до 100%.
Источник: seaman-sea.ru