ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ МОРСКОЙ ТЕХНИКИ
1. Предмет «Проектирование судов»
Качества судна и задачи проектирования
Работа по созданию судна включает в себя две основные части: разработку проекта судна и его постройку.
Разработка проекта судна состоит из анализа требований технического задания на проектирование судна и их реализации с помощью определенных методов, применяемых при проектировании судов.
В техническом задании на проектирование обычно указываются основные эксплуатационные характеристики будущего судна. Например, вид груза, грузоподъёмность, скорость, дальность плавания и т.п.
Спроектированное судно должно обеспечивать перевозку заданного количества груза. Судно должно иметь достаточные объёмы грузовых помещений для размещения груза. Мощность главного двигателя должна обеспечивать судну требуемую скорость.
Одновременно с выполнением требований технического задания необходимо так спроектировать судно, чтобы оно обладало хорошей остойчивостью, мореходностью, прочностью, было бы удобно для работы экипажа.
Спроектированное судно должно обладать определенными качествами, которые должны обеспечить ему хорошие условия эксплуатации.
Основные качества транспортного судна: эксплуатационные и мореходные.
Эксплуатационные качества определяются назначением судна.
Мореходные качества определяются как условиями окружающей среды, в которых эксплуатируется судно, так и его назначением.
Эксплуатационные качества:
1. Водоизмещение ( D )– полная масса судна. Измеряется в тоннах.
Водоизмещение судна D складывается из водоизмещения (массы) судна порожнём Dпор и грузоподъёмности DW (смотри п. 2)
D = Dпор + DW.
2. Грузоподъёмность – масса груза, который может быть принят на судно. Измеряется в тоннах.
Полезная грузоподъёмность (Ргр) – масса груза, для перевозки которого предназначено судно. Например, нефть - для танкера.
Дедвейт или полная грузоподъёмность ( DW) – суммарнаямасса всех видов груза, которые могут быть приняты на судно:
- полезная грузоподъёмность (Ргр );
- масса судовых энергетических запасов - топлива, смазочного масла и котельной воды (Рсэз);
- масса экипажа с багажом (Рэк);
- масса провизии (Рпр);
- масса пресной воды (Рпр. в);
В дедвейт также может входить жидкий балласт ( Рбл) – забортная вода, которая принимается на судно для обеспечения необходимой остойчивости и посадки в процессе эксплуатации
DW = Ргр+ Рсэз + Рэк + Рпр + Рпр. в+ (Рбл).
3. Вместимость ( W ) – объём помещений судна. Измеряется в кубических метрах. Например, вместимость топливных цистерн.
Для грузовых судов важным эксплуатационным качеством является грузовместимость (Wгр) – объём помещений для перевозимого груза.
4. Скорость (v).Измеряется в узлах.
5. Дальность плавания (R) – расстояние, которое может пройти судно без пополнения энергетических запасов. Измеряется в морских милях.
6. Автономность (А) – продолжительность пребывания судна в море без пополнения запасов, необходимых для жизни человека (провизии и пресной воды). Измеряется в сутках.
7. Обитаемость – совокупность условий труда и отдыха человека на судне. Это качество не имеет количественной оценки.
8. Прочность – способность судна не повреждаться и не разрушаться при действии внешних допустимых нагрузок, с которыми оно может встретиться при эксплуатации. Это качество не имеет количественной оценки.
Мореходные качества подробно изучаются в курсе «Теория корабля», поэтому ограничимся лишь их перечислением:
- плавучесть;
- остойчивость;
- непотопляемость;
- ходкость;
- качка;
- управляемость.
Совокупность мореходных качеств, определяющих поведение судна на взволнованном море, называют мореходностью.
Отдельные корабельные науки (теория корабля, конструкция корпуса, технология постройки и др.) изучают отдельные вопросы, касающиеся судна. Например, с помощью методов теории корабля можно оценить остойчивость судна, обладающего известными размерениями и формой корпуса. То есть, можно прямо описать то или иное мореходное качество конкретного судна.
Перед проектантом стоит другая, более сложная, обратная задача. Она формулируется так:
Какими должны быть размерения, форма корпуса и другие технические характеристики судна, чтобы оно обладало заранее заданными качествами?
Сложность задачи проектанта увеличивается тем, что все качества взаимно влияют друг на друга. Это приводит к необходимости поиска оптимальных решений по соотношению качеств. Например, увеличение длины судна приводит к уменьшению сопротивления воды движению. Но одновременно увеличивается масса корпуса, так как возникают проблемы с обеспечением его прочности.
Все действия проектанта базируются на науке, называемой теория проектирования судов.
Теория проектирования судов тесно связана с другими судостроительными дисциплинами – с теорией корабля и строительной механикой, с технологией и экономикой и рядом других дисциплин. В теории проектирования судов широко используется научный аппарат этих дисциплин. Однако особыми методами теории проектирования судов он приспособлен к решению обратных задач. Кроме того, теория проектирования судов обладает и собственными методиками, позволяющими получать необходимые технические решения.
С математической точки зрения эти методики приводят к составлению уравнений, в которых неизвестными величинами являются основные элементы судна, а заданными – численные характеристики искомых качеств судна.
Например, в уравнении вместимости искомыми величинами являются размерения корпуса судна, а заданными – объёмы помещений, которые должны быть размещены в корпусе судна.
