На практике при создании судна приходится сталкиваться с необходимостью изменить те или иные его размеры или остойчивость в зависимости от поставленных задач. Одних не устраивает длина, другим кажется слишком большой высота борта или ширина.
Ниже приводятся очевидные зависимости, позволяющие оценить влияние принятых изменений размерений судна по сравнению с прототипом.
- изменения длины ML = L1/L0;
- изменения ширины MB = B1/B0;
- изменения высоты борта MH = H1/H0.
Размерения могут быть, естественно, либо увеличены, либо уменьшены, одновременно или по отдельности.
- Площадь ватерлинии S1 = S0·ML·MB
- Отстояние центра тяжести площади ватерлинии от миделя xf = xf0·xm1
- Момент инерции площади ватерлинии относительно продольной оси Ix1 = Ix0·ML·MB
- Момент инерции площади ватерлинии относительно поперечной оси Iy1 = Iy0·ML·MB
- Площадь шпангоутов ω1 = ω0·MB·MH
- Водоизмещение D1 = D0·ML·MB·MH
- Абсцисса центра величины xc1 = xc0·ML
- Ордината центра величины zc1 = zc0·MH
- Коэффициенты полноты α, β, δ — без изменений
- Начальный поперечный метацентрический радиус ρ1 = ρ0·MB2·MH
- Начальный продольный метацентрический радиус R1 = R0·ML2·MH
h = zc + ρ · zg,
Серийный выпуск катеров ПК500 на КМЗ
где zg = ∑Pi·zi/∑Pi — положение центра тяжести по высоте; Pi — значение отдельных весов нагрузки судна; zi — положение ЦТ по высоте этих весов; ∑Pi — весовое водоизмещение судна, равное сумме всех i отдельных весов.
- Водоизмещение D1 = D0·(T1/T0) α0/δ0 .
- Осадка T1 = T0·(D1/D0) α0/δ0 .
- Коэффициенты общей полноты δ1 = δ0·(T1/T0) α0/δ0-1 .
- Коэффициенты полноты ватерлинии α1 = α0·(T1/T0) α0/δ0-1 .
Иногда появляется необходимость так изменить главные размерения судна, чтобы сохранилась заданная остойчивость. Если изменения в проекте ожидаются небольшими, а обводы судна круглошпангоутные, то можно воспользоваться следующими соотношениями, предложенными Хеншке, которые связывают между собой основные характеристики судна:
Случай 1. Изменяется ширина В на величину ЛВ, но не меняются Т, Н, α:
Случай 2. Осадка меняется пропорционально высоте борта. Здесь ΔТ/Т=ΔН/H; α, β, δ — постоянные:
Случай 3. Сохраняем D за счет изменения L, B, T:
При отсутствии персонального компьютера или масштабной линейки в работе удобно пользоваться масштабным циркулем.
В принципе любой чертеж следует рассматривать как безразмерный, раздвигая его, т. е. изменяя расстояния между шпангоутами, ватерлиниями или батоксами. При изменении масштаба чертежа следует обратить внимание на то, что площадь парусности меняется пропорционально второй степени масштаба, а поперечный момент инерции — площади ватерлинии в четвертой степени. А так как остойчивость зависит от метацентрического радиуса, то ее изменение равно третьей степени принятого масштаба. Например, модель парусного судна не сможет унести паруса, вычерченные для настоящего корабля, их придется уменьшать в большей мере, чем при простом масштабировании.
ФЕНИКС 560 СПЭВ размеры лодки на прицепе и рундуков
Вспомним первые московские катамараны шириной 2.6 м, проигрывающие ленинградским шириной 3 м в сильные ветра: остойчивость последних больше в (3/2.6)2 = (1.15)2 = 1.33 раза! Здесь имеет место только изменение расстояния между поплавками. Не случайно, после поражения в Бердянске московские гонщики уже к следующей навигации раздвинули поплавки до 3 м и даже поставили их на высокие опоры для увеличения мореходности. Естественно, что увеличение размеров судна позволит нести большие по площади паруса, чем они получаются по масштабному пересчету
Информация об изображении
Рис. 1. Влияние увеличения размеров судна на остойчивость
Характер влияния увеличения размеров судна на остойчивость показан на рис. 1.
Определив новые размерения судна, стоит уточнить обводы, особенно если речь идет об остроскулом судне, наиболее удобном для судостроителя-любите-ля, использующего фанеру.
Характер обводов корпуса задается теоретическим чертежом, определяющим положение основных формообразующих линий. Конечно, для любительского судостроения, впрочем и заводского, проще использовать выкройки наружной обшивки корпуса и палубы, поскольку кромки выкроек при сборке тоже задают положение этих деталей в пространстве. Но об этом позже.
Как всем известно, в СССР и России никто и никогда не исследовал ходкость катеров, поэтому воспользуемся рекомендациями Хуберта. Характер движения по воде судна определяется числом Фруда
здесь V — скорость, м/с; g = 9.81 м/с 2 — ускорение силы тяжести; D — объемное водоизмещение, м 3 .
Сопротивление воды движению судна чаще всего определяют расчетным путем; для важных объектов или большой серии судов иногда этот расчет ведут, основываясь на результатах испытаний модели в опытовом бассейне.
Информация об изображении
Рис. 2. Результаты буксировки модели катера «ЛС-2»
На рис. 2 представлены результаты испытаний модели катера «ЛС-2» (водоизмещение катера — 1500 кг, модели — 12 кг). При увеличении скорости до 1 м/с (Fr = 0.66) сопротивление растет медленно, судно почти не меняет посадки, но ускорение потока воды вдоль бортов приводит к его «проваливанию» между носовой и кормовой волной. Но вот модель разгоняют до 2 м/с (Fr = 1.33) — сопротивление воды резко возрастает, растет ее давление на носовую оконечность, а положение ЦТ не меняется (опытные судоводители всегда стремятся и в этом случае сдвинуть часть нагрузки в нос), корма «проваливается», и резко растет дифферент. На скорости 2.5 м/с (Fr = 1.66) давление воды начинает слегка выравниваться по корпусу и выталкивать модель вверх, что приводит к менее стремительному росту сопротивления.
При скорости 3 м/с (Fr = 2) сопротивление плавно уменьшается (как и дифферент) и судно продолжает всплывать, а затем глиссирует. Дальнейшее увеличение скорости модели приводит к уменьшению сопротивления за счет уменьшения смоченной поверхности, а также волнового сопротивления.
Для водоизмещающих судов, смоченная длина которых резко не меняется, характер движения по воде обычно оценивают по числу Фруда, связанному с длиной зависимостью
Информация об изображении
Рис. 3. Положение наиболее характерных точек судна в зависимости от скорости
Положение наиболее характерных точек судна в зависимости от ожидаемой скорости приведено на рис. 3. Здесь L — длина по ВЛ; L1 — положение наиболее низкой точки киля; L2 — положение наибольшей ширины по скуле; L3 — положение точки пересечения скулы в ВЛ; Lp — положение ЦТ; Т — осадка; Ттр — осадка транцем; В — ширина по скуле; Втр — ширина по скуле на транце; хск — наиболее низкая точка скулы; β — угол внешней килеватости на миделе; βS — угол внешней килеватости на транце.
ЦТ лучше разместить вблизи центра приложения сил поддержания.
- Следует всемерно облегчать судно, в противном случае придется на транце устанавливать дополнительные поверхности глиссирования — транцевые плиты, регулируемые или нерегулируемые. В этом особенно преуспели катерники из петербургского клуба «Нева».
- Чем больше ожидаемая скорость, тем ближе к корме следует передвигать ЦТ судна, и наоборот. Устойчивость глиссирования можно повысить, применяя «продольные реданы». Рабочая часть днища удлинится, и ЦТ окажется вблизи точки приложения гидродинамических сил.
- Всегда следует избегать слишком широкой кормы по скуле. На больших скоростях это приводит к лишней смоченной поверхности и увеличению сопротивления, на малых — к замыванию бортов судна смыкающимися боковыми потоками воды, образующегося вокруг корпуса судна при его движении водяного «корыта». Наилучшая ширина — 70-85% наибольшей ширины по скуле.
- Плавный подъем линии киля к носу и «мягкий» изгиб форштевня способствуют уменьшению смоченной поверхности (следовательно, сопротивлению воды). Обратите внимание на формы «ПК-5» и катера «ЛС-2», спроектированных для «слабых» моторов. Суда с мощными моторами и мореходные могут иметь килеватый нос.
- В последние годы многие стали увлекаться обводами с увеличенной внешней килеватостью на миделе (до 16°) при сохранении ее до транца — «моногедрон». Существенных потерь скорости при этом ожидать не следует, но корму все же придется сузить, а скулу опустить в воду уже на миделе, обеспечив остойчивость на стоянке.
- Рекомендуем строителям и владельцам малых мотолодок поставить були. Нижнюю кромку бортовых булей надо устанавливать со значительным углом атаки, как это сделано на «ПК-5». Нулевой угол атаки (см. були на «Казанке») — ошибочное решение: були должны эффективно работать на стадии разгона лодки. Опасны эти були при резких поворотах — лодка кренится внутрь поворота с дифферентом на нос. Здесь буль работает, как плуг, — он зарывается в воду.
Подъем килевой линии в носу лодки (по опыту Е.Семенова) приводит к уменьшению площади смоченной поверхности при большой скорости с малым дифферентом. Сохранение мореходности достигнуто в этом случае подъемом скулы к палубе в носу Подъем нижней грани буля к носу и наружу от борта способствует повышению гидродинамических сил на малом ходу и в повороте.
Сравните обводы катеров «ЛС», «КС», «ЛС-2», мотолодки «ПК-5» с обводами катера «ЛС-5» и мотолодки «Акула». Катера «ЛС-2», «ЛС-5», мотолодка «ПК-5», «Акула» проектировались с учетом перечисленных выше положений — быстро может плавать только красивая лодка .
Посмотрите снизу и сбоку на лодку «ПК-5» (копия «Обь») и сравните ее с лодками авиапрома — «Прогресс», «Воронеж», модификациями «Оби» — легко заметить странные изгибы и перегибы линий скул, приводящие к резкому изменению ширины обшивки днища от транца к форштевню. Природа научила нас любить красивое — вы сразу отличите быстроходное судно (у него, как и у красивой женщины, красивые «обводы»). Этому много лет учат в Корабелке.
Информация об изображении
Рис. 4. Були на «Казанке» с нижней кромкой
Информация об изображении
Рис. 5. Нижняя кромка буля на «ПК-5» резко поднимается от транца к миделю
Информация об изображении
Рис. 6. Подъем килевой линии в носу лодки «ПК-5»
Источник: www.barque.ru
Статьи > Главные геометрические характеристики судна, форма корпуса
Одно судно от другого отличается геометрическими характеристиками. Эти характеристики, или, как их еще называют, главные размерения, судоводитель должен знать. Главными размерениями судна являются: длина, ширина, осадка и высота борта. Отношения между главными размерениями характеризуют форму и мореходные качества судна.
Изменение количества груза и людей на судне меняет его осадку и высоту надводного борта, создает крен и дифферент, что отражается на навигационных качествах и маневренных элементах судна.
Для определения навигационных и скоростных качеств и маневренных элементов судна, а также в повседневной его эксплуатации учитываются габаритные и расчетные размерения. В управлении любым судном, в том числе и маломерным, важными являются его габаритные размерения:
Длина — L
Ширина — В
Высота борта корпуса — Н
Осадка с грузом — Т
Осадка без груза — То
Высота надводного борта — (Н — Т)
Длина габаритная — расстояние в горизонтальной плоскости между крайними внешними кромками выступающих частей носа и кормы судна.
Ширина габаритная — расстояние перпендикулярно диаметральной плоскости между внешними кромками выступающих частей судна в самой широкой части.
Осадка габаритная или наибольшая — вертикальное расстояние, измеренное в плоскости мидель-шпангоута от уровня действующей ватерлинии, до низшей точки наружной обшивки или киля, а также до низшей кромки гребного винта; замеряется на стоянке и обычно отличается от осадки на ходу. То же расстояние, замеренное при тех же условиях, но без груза и пассажиров, называется осадкой порожнем.
Посадка судна — положение судна относительно спокойной поверхности воды, которое определяется: креном — наклонением судна относительно его продольной оси к одному или другому борту; дифферентом — наклонением судна относительно его поперечной оси, т. е. на нос или на корму.
Если судно имеет одинаковую осадку носа и кормы, то говорят, что судно сидит на ровном киле.
Дифферент вычисляется как разность углублений носа и кормы. В зависимости от того, какая оконечность судна сидит глубже, говорят, что судно имеет дифферент на нос или на корму. Суда обычно строятся из расчета плавания на ровном киле, но практически это бывает редко, так как дифферент зависит от расположения груза, людей, скорости хода. Часто дифферент создается искусственно.
При переходе из реки в море и наоборот осадка судна изменяется за счет разности плотностей соленой и пресной воды. В соленой воде судно имеет осадку меньше, чем в пресной.
Высота борта — вертикальное расстояние, измеренное на середине судна (миделе) от основной линии до палубы (или до планширя).
Высота надводного борта — разность между высотой борта и осадкой (Н — Т) — является величиной переменной. Для обеспечения безопасности плавания — сохранения судном плавучести, остойчивости и непотопляемости — нормируется минимальная высота надводного борта. Минимальная высота надводного борта определяется наименьшим расстоянием от действующей ватерлинии до линии палубы или выреза в транце при полном водоизмещении судна. Отношение длины судна к его ширине L/B колеблется в широких пределах и характеризует остойчивость и ходкость судна. Оно находится в пределах: для моторных лодок 2,3—3,7, для современных быстроходных глиссирующих 2,3—2,7, для быстроходных открытых катеров 2,3—3,2, для тихоходных открытых катеров повышенной мореходности 3,2—4,5, для мореходных катеров 2,3—3,2, для моторно-парусных судов 2,5—3,3, для парусных яхт до 5,0, для байдарок до 6,5.
Увеличение этого соотношения понижает остойчивость судна.
От L/B зависит также управляемость судном. Увеличение этого отношения улучшает устойчивость на курсе, но несколько снижает поворотливость, ввиду чего требуется большая площадь руля, и наоборот.
Отношение высоты борта к осадке H/T влияет на остойчивость. С ростом отношения H/T увеличивается парусность. Величина H/T для катеров и моторных лодок в зависимости от высоты надводного борта колеблется от 2,0 до 3,0. Наибольшее H/T имеют мореходные моторные суда. Для парусных килевых яхт H/T уменьшается до 1,5.
C увеличением отношения ширины к осадке B/T остойчивость судна увеличивается, способность судна сохранять скорость на волнении оказывается ниже, чем у глубоко сидящего судна. Это отношение составляет для легких мелкосидящих лодок и швертботов 10-12, для большинства катеров 5—6, для мореходных рыболовных судов 2,5—4, для парусных катамаранов 1—2.
Чем меньше отношение длины к осадке L/T, тем маневреннее судно.
Главные размерения характеризуют только величину судна. О мореходных качествах судна можно судить по форме его корпуса. Полное представление о форме корпуса дает теоретический чертеж, на котором изображены в виде линий пересечения наружной поверхности корпусных обводов с секущими плоскостями.
За базовые плоскости принимают три взаимно перпендикулярные плоскости.
Диаметральная плоскость (ДП) — вертикальная продольная плоскость симметрии, которая проходит по середине ширины судна и делит судно на правую и левую части. Изображение судна в этой плоскости называется боком.
Основная плоскость (ОП) — горизонтальная плоскость, касательная к линии киля в его нижней точке; линия (прямая) пересечения основной плоскости с ДП называется основной линией (ОЛ). Изображение судна в этой плоскости называется полуширотой.
Плоскость мидель-шпангоута (миделя) — вертикальная поперечная плоскость, которая проходит по середине расчетной длины судна, обычно через наиболее полное поперечное сечение. Изображение судна в этой плоскости называется корпусом.
+7 ( 921 ) 845-9353
Наш новый адрес:
Колтушское шоссе 6-ой км
Складской комплекс Янино-1
схема проезда
Последние обновления:
- Восстановление редуктора лодочного мотора
- Тюнинг катеров и лодок
- Как правильно установить подвесной лодочный мотор
- Регистрация маломерных судов в Санкт-Петербурге
- Сегодняшняя статья возвращает к теме выбора гребного винта
Источник: www.boats24.ru