Внешняя архитектура судна помимо формы основного корпуса зависит от числа, формы и расположения надстроек и рубок, размещающихся на верхней палубе. При этом надстройки являются продолжением бортов судна, а рубки имеют меньшую ширину и между их бортовым стенками и бортами корпуса имеются проходы.
По числу и расположению надстроек различают трех, двух и одностровные архитектурные типы судов, а также суда со сплошной надстройкой по всей длине судна и гладкопалубные суда без надстроек, у которых имеются только рубки.
Надстройки трехостровных судов: в носу - бак, в корме -ют и средняя надстройка.
Двухостровные суда чаще всего имеют надстройки бака и юта. Они могут иметь также удлиненный бак или удлиненный ют, когда средняя надстройка сливается с баком или ютом.
Одноостровные суда имеют только бак или ют.
На архитектуру судна значительное влияние оказывает местоположение машинного отделения по длине судна, так как это определяет расположение жилых помещений и дымовой трубы. В настоящее время практически все нефтеналивные, навалочные и большинство сухогрузных судов имеют кормовое расположение машинного отделения и жилой надстройки.
На внешний вид судна значительное влияние оказывают такие детали, как форма и размеры дымовой трубы, тип, количество и расположение мачт и их такелажа, грузовых устройств и дргих менее существенных конструкций.
В зависимости от назначения все судовые помещения подразделяются на специальные, служебные, жилые, общественные, бытового обслуживания,
пищеблока, санитарные, медицинского назначения, мастерские, судового снабжения, емкости (цистерны, танки, диптанки)для топлива, смазочного масла, пресной воды и водяного балласта.
Размещение судовых помещений производится как в основном корпусе,
так и в надстройках и рубках.
В носовой надстройке -баке, основное назначение которой состоит в защите судна от заливания водой при ходе на взволнованном море, обычно размещаются помещения судового снабжения (шкиперского имущества, тросовая кладовая), а также малярная кладовая и фонарная.
В кормовой надстройке -юте, главное назначение которой защита кормы от воздействия морского волнения, обычно размещаются помещения санитарно-медицинского назначения и жилые помещения.
В средней надстройке, защищающей машинное отделение от заливания его водой в штормовых условиях, размещаются жилые, служебные, общественные помещения и помещения пищеблока.
Устраиваемые на судах рубки предназначены для увеличения объемов и площадей жилых и служебных помещений. Обычно они сооружаются в несколько этажей (ярусов).Палубы надстроек и рубок имеют свои названия: палуба бака, палуба юта, палуба средней надстройки, палуба ходового мостика.
Внутренний объем корпуса судна разделяется на отсеки при помощи палуб, платформ, поперечных и продольных переборок.
Палубы сверху вниз называются второй, третьей, а последняя - нижней. На двухпалубных судах нижняя называется твиндечной. Платформы горизонтальные перекрытия, в отличие от палуб простирающиеся лишь на участке длины судна.
Поперечные переборки устраиваются для обеспечения непотопляемости и поперечной прочности корпуса.
Продольные переборки играют разделительную роль и обеспечивают общую продольную прочность корпуса.
На судах всех типов в обязательном порядке устраиваются следующие поперечные переборки:
- форпиковая (таранная) —первая от форштевня;
- ахтерпиковая - первая от ахтерштевня;
-переборки, ограничивающие машинное отделение.
Носовой отсек, образованный форпиковой переборкой, верхней палубой и форштевнем, называется форпиком, а крайний кормовой, образованный ахтерпиковой переборкой, верхней палубой и ахтерштевнем, называется ахтерпиком.
Эти отсеки используются для хранения запасов пресной воды и приема балласта забортной воды.
Впереди форпиковой переборки устроен цепной ящик, куда по походному укладываются якорные цепи.
Над ахтерпиком устраивается помещение, называемое румпельным отделением и служащие для размещения в нем механизмов рулевого устройства.
Кроме рассмотренных основных помещений, на судах в зависимости от их типов и назначения устраивается целый ряд других помещений.
Представление о них можно получить, рассмотрев наиболее распространенные типы судов, такие как сухогрузные, танкеры и крупные рыбодобывающие.
Сухогрузные суда
На этих судах, а также на добывающих, за исключением самых малых, устраивается второе дно, которое простирается от форпиковой до ахтерпиковой переборки и предназначено для защиты судна при получении им пробоины в днище. Если настил второго дна у бортов заканчивается наклонным листом, то по бортам образуются пространства, называемые льялами, которые служат для сбора воды, образующейся при отпотевании бортов и при мойке трюмов.
Отсеки (танки) междудонного пространства используются для хранения судовых запасов топлива, смазочного масла и пресной воды, а также для приема балласта забортной воды при плавании без груза (в балласте). Для предохранения пресной воды от загрязнения топливом или маслом из смежных отсеков, они разделяются специальными узкими, всегда пустыми помещениями, называемыми коффердамами.
Нередко оказывается, что объемов танков двойного дна, фор и ахтерпика не хватает для балластировки при плавании судна без груза. В таких случаях устраиваются дополнительные глубокие емкости, называемые диптанками. Они размещаются либо горизонтально, либо вертикально.
На судах, где машинное отделение размещено в средней их части, для пропуска валопровода, передающего вращение от главного двигателя к гребному винту, устраивается специальное помещение, называемое туннелем (коридором) гребного вала, который у ахтерпиковой переборки имеет расширение, называемое кормовым рецессом.
При кормовом расположении машинного отделения устройство туннеля не требуется. Такое его размещение имеет целый ряд преимуществ. Во-первых, сокращается длина линии валопровода, что значительно упрощает его конструкцию и обслуживание. Во-вторых, высвобождаются объемы в средней части корпуса, удобные для перевозки грузов. В третьих, отсутствие туннеля, проходящего через кормовые трюмы, увеличивает их полезную кубатуру и улучшает условия проведения в них грузовых операций.
Выше настила второго дна располагаются грузовые отсеки, длина которых ограничивается поперечными переборками. Их количество и места установки определяются из условий обеспечения непотопляемости судна.
При этом, если перевозимые грузы не боятся укладки штабелем любой высоты, или транспортируются насыпью (лесовозы, зерновозы, рудовозы), то высота грузовых отсеков не ограничивается устройством палуб и платформ и они называются трюмами.
Во всех остальных случаях приходится учитывать прочность тары-упаковки и часть груза принимается в междупалубные пространства помещения, называемые твиндеками.
Для того чтобы в трюмы и твиндеки можно было удобно и быстро принимать грузы, в палубах устраиваются вырезы для грузовых люков, которые надежно закрываются водонепроницаемыми закрытиями.
Танкеры ( наливные суда)
Эти суда сконструированы специально для транспортировки жидких грузов (сырой нефти, нефтепродуктов, пресной воды, растительных масел, кислот).
Из-за высокой подвижности таких грузов приходится заблаговременно принимать целый ряд мер, предохраняющих судно от опрокидывания при переливании жидкостей во время качки, а также обеспечивающих сохранение прочности корпусных конструкций при гидравлических ударах.
Главными мерами являются ограничения длины и ширины грузовых танков постановкой поперечных и продольных переборок.
Машинное отделение танкеров всегда устраивается в корме, а непосредственно перед ним располагают насосное (помповое) отделение для проведения грузовых операций по перекачке грузов. Для облегчения и улучшения удифферентовки в носовой части корпуса предусматривается устройство диптанка, а иногда и сухогрузного трюма небольших размеров.
Для пожарной безопасности грузовые танки ограничиваются вертикальными коффердамами. Наличие двойного дна до недавнего времени требовалось лишь под машинным отделением.
Однако интенсивное развитие мировых нефтеперевозок морем, повлекшее за собой рост числа аварий с загрязнением больших водных акваторий, вынудило пересмотреть требования, предъявляемые к конструкции судов этого типа. И в настоящее время все нефтетанкеры дедвейтом более 5000 т должны иметь двойное дно и двойные борта на всем протяжении от форпика до ахтерпика.
Танкеры -суда двух- или одноостровного типа с жилой ютовой надстройкой и рубками в три, четыре яруса над ней.
Рыбодобывающие суда. На больших добывающих судах помещения твиндеков, а иногда и трюмов используются для размещения обрабатывающих цехов и другого технологического оборудования, а также жилых помещений производственного персонала.
В удлиненной средней надстройке с рубками в несколько ярусов размещаются жилые помещения экипажа, служебные, медицинского назначения, общественные, пищеблока и ряд других. Как правило, машинное отделение на таких судах располагается в средней части, что обеспечивает наличие свободных площадей в кормовой части промысловой палубы для работы с орудями лова.
Из-за недостатка объемов отсеков двойного дна и пиков предусмотрено устройство диптанков, обеспечивающих нормальную балластировку.
На производственных и приемно-транспортных рефрижераторах, а нередко и на плавбазах машинное отделение располагается в корме.
Так как крупные плавбазы и консервные заводы выполняют функции производственных, сухогрузных и рефрижераторных транспортных судов, пассажирских и нефтетанкеров, то состав и расположение их судовых помещений существенно отличается от судов, рассмотренных выше. Обычно эти суда имеют 3...4 палубы, необходимых для размещения многопланового технологического оборудования и производственного персонала порядка 400...500 чел. Для размещения инженерно-технических служб и аппарата управления плавбазы имеют развитые надстройки и многоярусные рубки.
Литература: [3]: с. 33-105, 147-214; [8]: с. 5-17; [7]: с. 91-101.
Вопросы для самоконтроля
1. Системы набора корпуса судна?
2. Назовите основные конструктивные элементы корпуса?
3. Конструкция корпуса судна?
4. Расположение на судне судовых помещений?
Мореходные качества судна
Главные размерения судна
Различают две группы главных размерений корпуса судна (рисунок 3.1) в зависимости от того, связаны они или не связаны с положением ватерлинии:
1) Размеры, не связанные с положением судна относительно поверхности воды (чисто конструктивные размеры);
2) Размеры, связанные с этим положением и характеризующие деление корпуса судна на надводную и подводную части.
Рисунок 3.1 - Главные размерения судна
К первой группе размерений относится:
- наибольшая длина судна (Lнб) - представляет собой расстояние по длине между крайними точками носовой и кормовой оконечностей корпуса;
- наибольшая ширина судна (Внб) - расстояние по ширине между крайними точками корпуса;
- в ысота борта (D) - расстояние, измеренное в мидельном сечении от основной плоскости до линии палубы у борта.
С поправками на выступающие части величины Lнб и Внб являются габаритными размерами судна (Lгб, Вгб ).
Во вторую группу главных размерений судна входят:
- длина судна по КВЛ (Lквл) - расстояние между точками пересечения КВЛ с диаметральной плоскостью судна;
- длина судна (L) - расстояние между носовым и кормовым перпендикулярами;
- осадка судна (d) - вертикальное расстояние в плоскости мидель-шпангоута от основной плоскости до действующей (расчетной) ватерлинии. В условиях эксплуатации судна часто используют габаритную осадку, отсчитываемую от нижней кромки киля. Габаритные осадки определяют по маркам углубления, нанесенным на бортах (рис.13);
- высота надводного борта (F) - расстояние по высоте от действующей ватерлинии до линии палубы у борта;
- ширина судна по КВЛ (Вквл) - наибольшая ширина конструктивной ватерлинии судна.
Для приближенной и сравнительной оценки мореходных качеств судов используются соотношения главных размерений и коэффициенты полноты. Чаще других используются соотношения.
Посадка судна
Посадкой называется положение судна относительно спокойной поверхности воды. Положение действующей ватерлинии относительно корпуса, а значит, и посадку судна в общем случае определяют три параметрами:
- d - средняя осадка (осадка на миделе);
- Df - дифферент (разность осадок носом и кормой);
- Θ - угол крена - наклонение судна в плоскости мидель-шпангоута.
Наклонение судна в диаметральной плоскости можно выразить также и через угол дифферента Ψ.
Угол дифферента связан с дифферентом Df
tg Ψ = 
= 
…………… (3.1)
При малом значении угла Ψ можно считать, что tg Ψ0 
Ψ Ψ0/57,3, тогда Ψ0 = 57,3 
При принятой системе координат положительным считается дифферент на нос(Ψ >0), а угол крена - на правый борт (Θ >0).
Возможны следующие случаи посадки:
1) Судно плавает прямо и на ровный киль (Θ = 0, Ψ = 0). В этом случае посадка характеризуется только одним параметром - средней осадкой d.
2) Судно плавает прямо, но с дифферентом (Θ = 0, Ψ 
0). В этом случае посадка характеризуется двумя параметрами в одном из следующих сочетаний:
- средней осадкой d и углом дифферента Ψ;
- средней осадкой d и дифферентом Df;
- осадками носом dн и кормой dк, измеряемые соответственно на носовом и комовом перпендикулярах.
Названные выше параметры связаны между собой следующими зависимостями:
Ψ0 = 57,3 
; d = 
(3.2)
3) Судно плавает на ровный киль, но с креном (Ψ = 0, Θ 0). В этом случае посадка характеризуется двумя параметрами - средней осадкой d и углом крена Θ.
4) Общий случай посадки (судно плавает с креном и дифферентом). Посадка характеризуется тремя параметрами в одном из следующих сочетаний:
d, Ψ и Θ; dн, dк и Θ; d, Df и Θ.
Для контроля за осадкой судна при изменении его нагрузки, а также для определения его дифферента используют марки углубления.
Марки углубления наносят на обоих бортах судна в носу и
корме, а также в районе мидель-шпангоута. Высота цифр, измеренная по нормали к ОП, равна 1 дм (100 мм), расстояние между ними также 1 дм (100 мм), или соответственно 50 мм и 50 мм; при нанесении марок углублений в футах высота цифр и интервал между ними принимаются равными 0,5 футам (6 дюймам). Метрические марки наносятся арабскими цифрами, футовые - римскими (рис.13). По маркам углубления замеряют габаритную осадку т.к. нижняя кромка каждой цифры показывает расстояние по вертикали до нижней кромки горизонтального киля. Кроме того, марки углубления не обязательно располагаются на носовом и кормовом перпендикулярах судна.
Рисунок 3.2 - Марки углублений
Судовая документация, служащая для оценки мореходных качеств судна рассчитывается и строится для осадок, отсчитываемых на перпендикулярах от основной плоскости судна. Поэтому для их получения необходимо значения осадок снятые с марок углублений исправить с помощью специальной шкалы (рисунок 3.3).
Рисунок 3.4 - Шкала, связывающая осадки на перпендикулярах с осадками на марках
углубления т/х «А. Сафонцев»
При отсутствии указанной шкалы осадки на перпендикулярах определяются по формулам:
dн = dнм 
dнм + (L /2 – l) Ψ; dк = dкм 
dкм – (L /2 – l) Ψ, (3.3)
где dнм и dкм - отстояние от основной плоскости нижней кромки киля в плоскостях носовых и кормовых марок углубления (знак плюс, когда кромка проходит ниже основной плоскости, минус - выше основной плоскости), l1 и l2 - отстояние носовых и кормовых марок углубления от плоскости мидель-шпангоута.
На некоторых судах для определения осадок устанавливаются осадкомеры, показания от которых автоматически передаются на мостик.
Угол крена на судах замеряется кренометром. Для замера угла дифферента некоторые суда могут иметь специальные приборы - дифферентометры.
Запас плавучести
Из первого условия равновесия следует, что плавучесть судна обеспечивается возможностью уравновесить силу тяжести Р силой плавучести γV. Поэтому величина силы плавучести может быть принята в качестве меры плавучести судна. Поскольку удельный вес воды γ, изменяется в очень узких пределах, практически мерой плавучести судна может являться объемное водоизмещение V, т.е погруженный объем корпуса, можно рассматривать как израсходованную плавучесть на компенсацию силы тяжести судна. Плавающее судно располагает и неизрасходованной плавучестью, определяемой непроницаемым для воды объемом корпуса, находящегося выше ватерлинии. Этот объем носит название запаса плавучести.
Запас плавучести, выраженный в процентах от объемного водоизмещения судна, на промысловых судах составляет 25 ÷ 30%, на танкерах 10 ÷ 15%, на пассажирских судах 80 ÷ 100%.
Необходимый запас плавучести судна обеспечивается назначением ему минимальной высоты надводного борта, достаточной для безопасного плавания в определенных районах и определенное время года. Минимальный надводный борт судам устанавливается согласно «Правил о грузовой марке морских судов» РМРС, разработанных на основе «Международной конвенции о грузовой марке 1966г.». Правила делят суда на совершающие международные рейсы, не совершающие международных рейсов, рыболовные и т.д. Под международными рейсами понимаются морские рейсы из страны, на которую распространяется Международная конвенция о грузовой марке, в порт, расположенный за пределами этой страны. Правила устанавливают минимальный надводный борт судна в зависимости от его назначения, характера грузов перевозимых судном, длины и конструктивных особенностей судна, условий плавания и других факторов.
Грузовая марка
Судно в период технического надзора за его постройкой подвергается специальному освидетельствованию, которое включает полную проверку его конструкции и оборудования в пределах, предусмотренных «Правилами о грузовой марке». По результатам освидетельствования составляется протокол, рассчитывается надводный борт и выдается международное свидетельство о грузовой марке на период не более пяти лет.
Назначенную судну высоту надводного борта наносят белой или желтой краской на темном фоне или черной краской на светлом фоне на обоих бортах судна в виде грузовой марки (рис.30), состоящей из трех частей: палубной линии, знака грузовой марки и марок, указывающие наибольшие осадки, до которых судно может быть нагружено при различных условиях плавания.
Рисунок 3.5 - Палубная линия
Палубную линию длиной 300 мм (12 дюймов) и шириной 25 мм (1 дюйм) наносят на каждом борту судна в плоскости мидель-шпангоута (рисунок 3.5). Верхняя кромка палубной линии совпадает с линией пересечения продолженной наружу верхней поверхности палубы надводного борта с наружной поверхностью бортовой обшивки.
Знак грузовой марки (диск Плимсоля) (рисунок 3.6) имеет форму кольца с наружным диаметром 300 мм (12 дюймов) и шириной 25 мм (1 дюйм), который пересекается горизонтальной линией длиной 450 мм (18 дюймов) и шириной 25 мм (1 дюйм) так, что верхняя кромка этой горизонтальной линии проходит через центр кольца. Расстояние по вертикали от верхней кромки палубной линии до центра кольца представляет собой назначенный судну минимальный надводный борт. Знак грузовой марки судов, не совершающих международных рейсов, а также рыболовных судов разделяется дополнительно вертикальной линией, проходящей через центр кольца.
Над горизонтальной линией, проходящей через центр кольца грузовой марки, наносят двумя буквами обозначение организации, назначившей судну грузовые марки (так например, Российский Морской Регистр Судоходства обозначается буквами Р и С; Германский Ллойд -G, L и т.д).
Марка (гребенка), которая отмечает грузовые ватерлинии, располагается в нос от знака грузовой марки и представляет собой вертикальную линию с отходящими от нее горизонтальными линиями длиной 230 мм (9 дюймов) и шириной 25 мм (1 дюйм). Грузовые марки должны обеспечивать возможность замера надводного борта с точностью ±2 мм.
Рисунок 3.6 - Знак грузовой марки и Рисунок 3.7 - Знак грузовой марки
линии, применяемые с этим знаком парусного судна и линии, применяемые
с этим знаком
На судах совершающих международные рейсы, и судах неограниченного района плавания наносят следующие марки:
- летняя грузовая марка - Л (S - summer), определяемая верхней кромкой линии, проходящей через центр кольца, соответствует летнему надводному борту;
- зимняя грузовая марка - З (W - winter), определяет зимний надводный борт, который получают увеличением летнего надводного борта на 1/48 летней осадки;
- зимняя грузовая марка ЗСА (WNA – winter north atlantic) соответствует зимнему надводному борту для Северной Атлантики, назначаемому для судов длиной менее 100 м и получаемому увеличением зимнего надводного борта на 50 мм;
- тропическая грузовая марка Т (T - tropical) соответствует тропическому надводному борту, получаемому уменьшением летнего надводного борта на 1/48 летней осадки;
- грузовая марка для пресной воды П (F – fresh water) располагается выше летней грузовой марки на величину изменения осадки судна dd при переходе из морской воды в пресную;
- тропическая грузовая марка для пресной воды ТП (TF – tropical fresh water) располагается выше тропической грузовой марки на величину dd.
Если судну, совершающему международные рейсы, или судну неограниченного района плавания выдается свидетельство о грузовой марке судна ограниченного района плавания I, то на его борту наносится двойная грузовая марка. Она наносится также на бортах судов ограниченных районов плавания I и II, если им выдано дополнительное свидетельство о грузовой марке судна района плавания III.
На парусных судах наносят только грузовую марку для пресной воды и зимнюю грузовую марку для Северной Атлантики (рисунок 3.7).
Зоны, районы и сезонные периоды определены в приложении ІІ Международной конвенции о грузовой марке 1966 г.
Плавучесть судна
Плавучестью называется способность судна плавать в состоянии равновесия в заданном положении относительно поверхности воды при заданной нагрузке.
На судно, плавающее без хода на спокойной воде, действуют две категории сил: силы тяжести и силы избыточных гидростатических давлений (рисунок 3.8). Силы тяжести представляют собой силы тяжести корпуса, механизмов, систем и устройств, запасов, экипажа и др. Силы тяжести приводятся к одной равнодействующей - силе тяжести судна Р, которая направлена вертикально вниз и приложена в центре тяжести судна (ЦТ) - в точке G с координатами xg, yg, zg.
Рисунок 3.8 - К составлению уравнений равновесия плавающего судна
Силы избыточных гидростатических давлений, действующие на поверхность погруженной части корпуса судна, также приводятся к одной равнодействующей – гидростатической силе поддержания (силе плавучести).
Сила плавучести направлена вертикально вверх и приложена в центре величины судна (ЦВ) - в точке С с координатами xс, yс, zс. Центр величины представляет собой геометрический центр подводного объема судна V и его положение зависит от формы корпуса судна и его посадки.
Условия равновесия плавающего судна:
1) Сила тяжести (масса) судна равна весу (массе) вытесненной им воды:
Р = γV; Δ = ρV. (3.4)
где V- объемное водоизмещение судна м3,
γ - удельный вес воды (.γ = 10,05 кН/м3- для морской и γ = 9,81 кН/м3 - для пресной воды),
ρ - плотность воды (ρ = 1,025 т/м3- для морской и ρ = 1,0 т/м3- для пресной воды).
2) Центр тяжести (ЦТ) и центр величины (ЦВ) судна лежат на одной вертикали, перпендикулярной к плоскости ватерлинии (рис.26);
(xс - xg) + (zc – zg) tg Y = 0;
(yс - yg) + (zc – zg) tg Q = 0, (3.5)
где xс, yс и zc – координаты центра величины судна;
xg,yg и zg – координаты центра тяжести судна.
Если судно сидит прямо и на ровный киль (Y = Q = 0), то уравнение принимает вид:
xg = xс; yg = yс. (3.6)
В практических расчетах судна, плавающего с дифферентом, часто пренебрегают величиной (zc – zg) tg Y по сравнению xс, т.е. полагают, что xс ≈ xg. Принятое допущение дает незначительную ошибку при определении элементов плавучести судна.
