De ce am nevoie de o linie de apă pe nave. Elemente de zonă a liniei de plutire. Noul dicționar explicativ și derivativ al limbii ruse, T.F. Efremova

Linia de plutire

Linie de plut aplicată pe coca navei (negru)

Linia de plutire (Olandez. Waterlinie) - linia de contact a unei suprafețe de apă calmă cu scaunul unui vas plutitor. De asemenea - în teoria navei, un element al desenului teoretic: o secțiune a carenei cu un plan orizontal.

Se disting următoarele linii de plutire:

  • linie de plutire constructivă (CWL) - adică calculată, determinată pentru încărcarea completă a navei;
  • linie aeriană de marfă - calculată pentru o încărcare predeterminată și condiții de navigare;
  • linie de plutire de exploatare - curent, la o sarcină și condiții date;
  • linii de apă teoretice - un set de secțiuni la distanțe egale, formând unul dintre tipurile de desen teoretic: plan.

Linia de plutire eficientă este determinată de forma vasului, de densitatea medie a acestuia, precum și de gradul de perturbare a apei în bazinul dat. Zona de la linia de plutire este utilizată pentru a calcula factorul de plinătate a carenei. Forma zonei de linie a apei sau mai degrabă momentul de inerție este un factor care determină stabilitatea formei. Evident, în funcție de condițiile de încărcare, rulare și ornare, forma zonei de linie a apei și, odată cu aceasta, stabilitatea, se poate schimba.

Lungimea liniei de apă servește ca o dimensiune liniară caracteristică în determinarea numărului Froude pentru navele de deplasare și, în consecință, viteza lor teoretică.

Linia de încărcare

Linia de încărcare (linia Plimsoll)

Toate navele comerciale trebuie să poarte o marcă numită la bord linie de încărcare (Eng. linie de încărcare, linie Plimsoll). Această marcă definește nivelul până la care vasul poate fi încărcat în siguranță, adică linie aeriană de marfă... Când barca este încărcată, se scufundă mai adânc în apă, iar marcajul scade mai aproape de suprafața apei.

Înainte ca această marcă să devină obligatorie, multe nave au fost pierdute din cauza congestiei. Uneori motivul supraîncărcării este dorința de a obține profit suplimentar din transport, iar alteori diferența de densitate a apei - în funcție de temperatura și salinitatea sedimentului navei, se poate schimba semnificativ.

Politicianul britanic Samuel Plimsol a propus un sistem de marcare universală a navelor, ceea ce a făcut posibilă determinarea încărcării maxime a unei nave în funcție de anotimp și regiune.

Literele de încărcare înseamnă:

Furtunile sunt frecvente iarna. Valurile înalte pot zgâria barca sau pot inunda puntea, deci este necesară o flotabilitate suplimentară. Atlanticul de Nord este o zonă deosebit de furtunoasă, plus pericolul de înghețare - ar trebui să existe și mai multă flotabilitate. Apele tropicale, dimpotrivă, sunt liniștite, acolo puteți încărca în siguranță vasul.

Celelalte două clase - F și TF - corespund S și T, convertite la densitatea apei proaspete.

Literatură

  • // Dicționar enciclopedic al Brockhaus și Efron: În 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - SPb. , 1890-1907.

Fundația Wikimedia 2010.

Sinonime:

Vedeți ce este „Waterline” în alte dicționare:

    Linia de plutire ... Referință ortografică

    - (apa de apă din olandeză și engleză și latină online). Linia de-a lungul căreia o navă cu bagaje se poate scufunda în apă. Dicționar de cuvinte străine incluse în limba rusă. Chudinov AN, 1910. WATERLINE din engleză. apă, apă și lat. linea, naiba. La naiba ... Dicționar de cuvinte străine ale limbii ruse

    - (linia apei) curbă obținută atunci când suprafața carenei navei este traversată de un plan orizontal paralel cu nivelul apei. Vezi desenul teoretic al navei. Samoilov K.I. Dicționar marin. M. L .: Editura Navală de Stat ... Dicționar marin

    - (din linia netherl. apă și lijn) linia de contact a unei suprafețe de apă calmă cu coada unui vas plutitor. Linia de plată de încărcare marcată cu linia de încărcare coincide cu suprafața apei atunci când nava este complet încărcată și corespunde cu ... ... Mare dicționar enciclopedic

    O linie de-a lungul părții vasului care definește pescajul maxim al navei atunci când este complet încărcată. Dicționar de termeni de afaceri. Academic.ru. 2001 ... Glosar de afaceri

    WATERLINE, linie de apă, soții (Waterlinie olandez) (nautic). Linia de-a lungul părții în care este scufundat vasul. Dicționarul explicativ al lui Ushakov. D.N. Ushakov. 1935 1940 ... Dicționarul explicativ al lui Ushakov

    - [te] și, neveste. (specialist.). Linia de-a lungul părții, până când roiul navei este scufundat în apă la curent normal. Marfă în. (coincidând cu suprafața apei când vasul este complet încărcat). Dicționarul explicativ al lui Ozhegov. SI. Ozhegov, N.Yu. Shvedova. 1949 1992 ... Dicționarul explicativ al lui Ozhegov

    Femeie, mor. linia de pe coca navei de-a lungul căreia se așază în apă; încărcare, încărcare, pescaj. Această caracteristică este calculată de constructor în avans și este indicată pe desenul navei. Nivelul de spirit pentru bărbați, olandez. un proiectil care arată un plan la nivel, cum stă ... Dicționarul explicativ al lui Dahl

Abordările moderne ale construcției navale necesită o căutare continuă a soluțiilor tehnice originale pentru a obține superioritate față de potențialii adversari din oceane. Și tot mai mulți designeri apelează la proiecte de nave nautice cu mai multe nave - catamarane și trimaran. Este suficient să reamintim navele litorale ale Marinei SUA de tipul „Independenței” sau cea mai recentă dezvoltare rusă „Rusich-1”. Doctorul în Științe Tehnice, Viktor Dubrovski, spune cum altfel este posibil să se îmbunătățească caracteristicile tehnice ale ciupercilor cu ajutorul unei soluții originale - reducerea zonei liniei de plutire.

Introducere

Obiectele cu o suprafață mică de linie de apă includ platforme semi-submersibile (de regulă de foraj) și nave (nave) cu nave mici cu o suprafață de apă.

În fig. 1 prezintă o diagramă a aspectului unei platforme semi-submersibile. În poziția de lucru, linia de plutire este situată aproximativ în mijlocul înălțimii stâlpilor (coloane) care leagă pontoanele cu structura superioară, în poziția arhivată - ușor sub punțile superioare ale pontoanelor.


Platformele semi-submersibile au fost folosite în lume încă din anii 50, de atunci au fost construite peste 300 de astfel de obiecte cu o deplasare destul de mare. Practica a arătat că pot fi în mod constant în cele mai aspre mări ale planetei și funcționează de cele mai multe ori, inclusiv cu valuri foarte intense. În fig. 2 prezintă o cască dublă cu o mică suprafață de linie de apă (LWA).


Cercetarea, proiectarea și construcția SMPV-urilor au început în anii 60, de atunci, peste 70 de astfel de nave au fost construite în lume, în mare parte cu deplasări mici, adesea folosite ca experimentale.

Aceste ilustrații dezvăluie deja diferența principală între obiectele cu o suprafață mică de linie de apă: o scădere a volumelor de deplasare în apropierea liniei de plutire, cu compensarea acestor volume datorată mai multor părți ale navei.

În prezent, volumele de deplasare care traversează suprafața liberă sunt denumite în mod obișnuit "struts" (pentru nave) sau "coloane" (pentru platforme). Azi volumele subacvatice nu au un nume stabilit: vorbesc de „pontoane” pentru platforme și nave, „căști subacvatice”, „volume subacvatice” etc. pentru nave.

În publicațiile autorului din 1978, s-a utilizat următoarea terminologie pentru nave: fiecare coca este alcătuită dintr-o platformă de suprafață - un cremalier (e) - o gondolă (ultimul termen a fost împrumutat din aviație). Aceeași terminologie este folosită mai jos.

În plus, pentru a caracteriza locația caștilor unul față de celălalt și relativ la suprafața apei, sunt folosiți următorii termeni: gard lateral (de obicei distanța dintre planurile diametrale ale carenelor); garda verticală (distanța de jos a platformei față de linia de apă calculată); distanță longitudinală (distanța dintre mijlocul scaunelor dacă sunt deplasate longitudinal).

Caracteristica notată a contururilor afectează toate calitățile tehnice și operaționale ale navelor. În plus, la fel ca toate obiectele multifuncționale, SMPV-urile se disting printr-o suprafață de punte crescută în raport cu deplasarea volumetrică. Prin urmare, la fel ca toate multifuncțiile, SMPV-urile sunt eficiente pentru transportul unei sarcini utile cu greutate redusă care necesită zone mari de punte sau volume mari pentru plasarea sa, adică. marfă „ușoară”. Acestea includ pasageri în cabine, echipamente de rulare, containere ușoare, laboratoare de cercetare, sisteme de arme, în principal aviație. Prin urmare, în special, este foarte rațional să proiectăm SMPV pe baza unei zone de punte necesare inițial.

Rapoarte dimensionale și tipuri de PWM

Distribuția specifică a volumelor de deplasare determină, de asemenea, specificitatea proporțiilor dimensiunilor MPS.

Pentru comoditatea utilizării volumelor interne ale nacelelor și îmbunătățirea manevrabilității ansamblului lor, este recomandabil să se asigure un flux neîntrerupt în jurul capetelor: să se aleagă o formă de nas semi-eliptică și una conică - la pupa. Restul lungimii este un cilindru. Ca urmare, coeficientul de completare a nacelei și a carenei în ansamblu devine dependent de alungirea nacelei L / D, unde L este lungimea, D este diametrul nacelei.

Zona redusă a liniei de plutire necesită o distanțare crescută a cocii pentru a asigura stabilitatea laterală inițială necesară. Acestea și altele, descrise mai jos, caracteristici de tip arhitectural și structural determină raportul dintre dimensiunile principale care nu sunt tipice pentru navele cu o singură cuvă și pentru navele cu mai multe carene cu contur tradițional. Valorile cele mai probabile ale acestor raporturi sunt prezentate mai jos atunci când se iau în considerare caracteristicile zonei de punte și stabilitatea inițială a diferitelor SMPV.

Până acum, într-un anumit grad sau altul, s-au studiat mai multe tipuri de SMPW, deși în practică sunt utilizate doar cele cu două carene (majoritatea celor peste 70 de SMPW construite în ultimii ani sunt dupluse, în terminologia menționată). În fig. 3 prezintă tipurile de PWM studiate.


Trebuie menționat că terminologia prezentată propusă de autor în 1978 nu este în general acceptată. De exemplu, în Japonia, toate navele cu o casă dublă sunt numite catamarane, indiferent de forma căștilor. Se pare că selecția a două tipuri de SMPV cu cască dublă face clasificarea mai precisă. SMPV cu câte o strungă lungă în fiecare scaun a fost construit pentru prima dată în Olanda, denumirea acestei prime nave a fost propusă de autor ca una comună pentru navele acestei arhitecturi. Termenul "trisek" a fost propus de către autorii primului SMPV cu două scaune, cu două șnururi scurte, ca parte a fiecărei scaune, construite în SUA: „TREI SECȚIUNI”, adică. platformă și două volume subacvatice.

În plus, în literatura de limbă engleză, toate navele cu trei scaune sunt numite trimarane, indiferent de formă și dimensiuni. Dimpotrivă, în practica rusă începând cu anii 70 (studii asupra propulsiei vaselor fluviale de mare viteză de către A.G. Lyakhovitsky) denumirea de „trimaran” a fost aplicată navelor cu trei scaune cu aceleași carenele de coca convențională. Prin urmare, un nume separat pentru SMPV-uri cu trei corpuri cu corpuri identice pare adecvat.

SMPV au atât caracteristici comune care le disting de navele cu o singură bucăță, cât și de navele cu mai multe nave cu contur convențional și specifice fiecărui tip. Aceste caracteristici sunt discutate mai detaliat mai jos. Trebuie menționat că aproape fiecare caracteristică a unui anumit tip de navă poate fi favorabilă, nefavorabilă sau neutră pentru un anumit scop de utilizare. Toate aceste probleme sunt prezentate succint mai jos.

Aici, un obiect cu o singură scaună de deplasare egală este utilizat în mod convențional ca bază pentru comparație, deși în practică, atunci când alegem opțiunile pentru o navă chiar de la începutul proiectării sale, este necesar să se ia în considerare și tipuri comparabile de nave cu mai multe carene cu contururi tradiționale.

Trebuie menționat în special faptul că fiecare SMPV poate fi proiectat astfel încât, la deplasarea deplină, nava să aibă un pescaj de-a lungul vârfului nacelelor, care să extindă posibilitățile de utilizare a zonelor și a porturilor de apă superficială. În același timp, pentru a crește navigabilitatea în valuri, este necesar să se prevadă recepția apei de balast. Este clar că volumul acestui balast corespunde volumului părții scufundate a rafturilor, adică. relativ mică în raport cu deplasarea totală a navei.

Cu toate acestea, influența puternică a unor cantități relativ mici de balast asupra aterizării SMPV este un inconvenient semnificativ al funcționării sale. Dacă nu este prevăzut, simpla utilizare a combustibilului în timpul navigării va duce la schimbări inacceptabile în aterizare, în primul rând rulare și tăiere. Prin urmare, de exemplu, unul dintre primele SMPV din lume, bacul japonez de pasageri, avea un sistem automat de balast pentru a menține limitele necesare de variație de aterizare în timpul funcționării.

Cum functioneaza

1. Zona de punte

Deși redistribuirea volumului are cel mai mare impact asupra hidrostaticii și hidrodinamicii, este mai convenabil din punct de vedere al proiectării să începeți prin a privi zonele relative ale punții. Această considerație se bazează pe sistemul menționat mai sus al celor mai probabile raporturi de dimensiuni, care determină specificul acestui tip de nave.

Principalele rezultate ale acestor evaluări sunt prezentate în tabelul 1.

Tipul navei

Lungimea relativă a unui corp

Raportul de aspect probabil

Zona de punte

monohull

L / B \u003d 8; A D ~ 0,8

Trisec sau duplus

L SW \u003d 0,64 * L; B OA \u003d (0,3 ÷ 0,5) * L SW;

(0,19 ÷ 0,32) * L 2

Scufă de linie mică și două outriggers

L M \u003d 0,8 * L; L M / B M \u003d 8; L A \u003d (0,3 ÷ 0,4) * L M;

B OA \u003d (0,3 ÷ 0,4) * L M;

(0,13 ÷ 0,16) * L 2

L 1 \u003d 0,35 * L; A D ~ 0,75; L OA \u003d 1,6 * L 1; B OA \u003d (0,6 ÷ 0,8) * L 1;

(0,25 ÷ 0,35) * L 2

Tabelul 1.


Aici: L, V, B - lungimea, deplasarea, lățimea unei nave comparabile cu un singur scaun, AD - coeficientul de completare a punții superioare; B1, BOA - lățimea unui corp și lățimea totală; LSW - lungimea la linia de plutire; LO-lungimea outrigger-ului; LM este lungimea corpului principal; lMON, l1 - lungimea relativă a unei nave cu o coadă și o coca de nave cu mai multe nave.

Evident, cu un număr egal de punți, SMPV va avea, într-o măsură sau alta, o creștere, în comparație cu un vas cu o mare viteză mare, suprafața punților și volumul intern al suprafeței suprafeței. De aceea, o sarcină utilă mare este întotdeauna localizată în platforma de suprafață care leagă cojile.

2. Stabilitatea inițială și aterizarea de urgență

Stabilitatea longitudinală a SMPV este vizibil mai mică decât cea a unei nave convenționale comparabile. Prin urmare, spre deosebire de situația actuală, când stabilitatea longitudinală nu este standardizată pentru niciun tip de nave, la proiectarea SMPV, este necesar să se ia anumite limite aproximative ale înălțimii longitudinale metacentrice. Luând în considerare raportul dimensiunilor generale din plan, pare convenabil să alegeți înălțimea longitudinală a SMPV cu o cască dublă de 2 ori mai mare decât cea transversală și de 3 ori mai mare pentru SMPV cu trei scaune.

Stabilitatea laterală a SMPV determină raportul dimensiunilor lor generale în plan, a se vedea Tabelul 2, unde sunt luate în considerare exemple de SMPV de diferite tipuri cu aceeași deplasare. Pentru a clarifica locul SMPV în rândul general al navelor cu mai multe bucăți, tabelul include, de asemenea, nave cu o formă tradițională de contur: un catamaran (cu cască dublă), un trimaran (trei carene identice) și o navă cu outriggers (o centrală mare și două scaune laterale mici). Pentru simplitate, cerința de a asigura stabilitatea laterală inițială a MPS este aceeași cu cea a navei cu un singur scaun comparabil.

Dimensiuni principale și stabilitate laterală inițială a vaselor de 1000 de tone de diferite tipuri (între paranteze - dimensiuni outrigger):

Tipul navei

Un singur corp (de mare viteză)

Catamaran

Trimaran

 Clădire tradițională de centru + 2 outriggers

Centru. Hull cu MPV + 2 outriggers

Lungimea unui corp, m

 65, 80 95 (30) 65 (35)

Lungimea totală, m

 65, 80

Lățimea unui corp, m

 6, 4 7 (1) 7 (1.5)

Lățimea totală, m

 18, 16

Zona liniei de apă, kV m

 2 х310, 2х 250

Proiect de proiectare, m

Înălțimea centrală, m

Înălțimea plăcii, m

Centrul de înălțime a masei, m
Metacentre transversale. .radius, m

Metacentre transversale. înălțime, m

Metacentre longitudinale. raza, m

Metacentre longitudinale. înălțime, m
* - la puntea pereților pași.
Masa 2.
Analiza datelor date arată că dimensiunea transversală a SMPV este aleasă în conformitate cu un principiu complet diferit de aceleași dimensiuni ale navelor multifuncționale cu contur tradițional. Lățimea totală a SMPV este determinată de cerința pentru o anumită stabilitate inițială. Dimpotrivă, distanța dintre carenele cu forma tradițională este aleasă ca minim acceptabilă pentru a reduce interacțiunea lor hidrodinamică, care este de obicei nefavorabilă, adică. conform cerințelor de viteză. În același timp, stabilitatea laterală a tuturor navelor cu coca tradițională, cu excepția celor de tip outrigger, este mult mai mare decât cea a unei carene unice comparabile. Mai mult decât atât, stabilitatea laterală inițială a catamaranului, dacă este necesar, poate fi egală cu stabilitatea longitudinală și chiar să o depășească ușor. Stabilitatea unui vas de extracție este comparabilă cu cea a unui monocel sau puțin mai mult, dacă este necesar.

Stabilitatea longitudinală a SMPV este semnificativ mai mică decât cea a tuturor celorlalte tipuri de nave, atât cu o singură carcasă, cât și cu mai multe carene. Această circumstanță afectează puternic multe caracteristici ale PWM.

În primul rând, remarcăm că o scădere a stabilității duce la dificultăți în limitarea unghiului rola (de decupaj) de urgență: inundarea aceluiași volum duce la o rulare sau o tăiere semnificativ mai mare a NMP decât într-o navă cu un singur scaf cu deplasare comparabilă. Cu toate acestea, de obicei, nu este dificil să se asigure un bord liber dacă puntea pereților pași este puntea superioară care leagă carenele suprastructurii.

Lipsa stabilității laterale a SMPV poate fi compensată parțial prin prăbușirea strunilor din apropierea platformei de suprafață, ceea ce asigură o creștere a zonei diagramei de stabilitate. Principalul lucru este însă că toate multifuncțiile au o platformă de nepătruns care leagă coca. Acest volum reduce brusc unghiurile de rostogolire și tăiere, de îndată ce laturile sau extremitățile sale încep să intre în apă. Probabilitatea de inundare într-un accident este, de asemenea, redusă semnificativ, deoarece decupajele din platformă sunt de obicei destul de departe de părți și capete.

De asemenea, asigurarea stabilității de urgență a SMPV nu provoacă probleme, de îndată ce o platformă de suprafață impermeabilă începe să intre în apă.

Ca măsură constructivă esențială pentru a asigura o aterizare de urgență a SMPV, este posibil să recomandăm umplerea compartimentelor (de obicei la capete) cu blocuri plutitoare incombustibile (sau granule mari în plase pentru a simplifica mișcările în timpul reparațiilor).

De obicei, dimensiunea outriggers este mică și comparabilă cu dimensiunea găurilor statistic posibile în accidente. Aceasta înseamnă că, în caz de accident, este posibilă o inundație completă a outrigger-ului, adică o pierdere semnificativă a zonei de linie a apei și a stabilității. La rândul său, acest lucru înseamnă că, de obicei, stabilitatea laterală trebuie să fie asigurată de un singur outrigger. Cu toate acestea, umplerea outrigger-urilor cu materiale plutitoare reduce dimensiunea, auto-tragerea și greutatea outrigger-urilor.

Astfel, aterizarea de urgență și stabilitatea SMPV, la fel ca majoritatea navelor cu mai multe nave, corespunde cu greu ideilor care stau la baza regulilor care au fost create anterior pentru navele cu un singur scaun. Ca urmare a absenței regulilor specifice de stabilitate, orice SMPV se dovedește a fi un obiect experimental, adică toate caracteristicile sale sunt determinate prin calcule și sunt în concordanță cu Registrul corespunzător pentru fiecare proiect separat.

3. navigabilitate

Principala diferență și cel mai mare avantaj al navigabilității ridicate a SMPV. Diferențele descrise mai sus în geometria și stabilitatea SMPV determină, de asemenea, caracteristicile navigabilității.

Se știe că perioadele proprii de rulare afectează puternic navigabilitatea. Aceste perioade sunt determinate de raportul forțelor și momentelor de refacere și inerțiale. Pentru pitching, este raportul dintre stabilitatea longitudinală și momentul de inerție a maselor (inclusiv masa adăugată de apă) despre axa transversală.

În trecerea de la un obiect tradițional cu o singură cuscă la un SMPV cu o cască dublă, stabilitatea scade mai mult decât momentul de inerție a maselor. Drept urmare, perioada de pitching a SMPV cu cască dublă crește de aproximativ 2 ori.

În ceea ce privește rularea, imaginea este opusă: cu aproximativ aceeași stabilitate inițială, momentul de inerție al maselor (inclusiv al atașat) în jurul axei longitudinale crește brusc. Drept urmare, perioada de rulare corespunzătoare a SMPV este, de asemenea, de aproximativ 2 ori mai lungă decât cea a unui obiect cu o singură coadă comparabilă. Aceste relații sunt prezentate în Fig. 4.


Este clar că astfel de diferențe semnificative schimbă foarte mult și comportamentul PWM în unde. Deci, în cazul în care vasele cu o singură scaună cad, de regulă, în rezonanță datorită înclinării pe valurile viitoare, atunci SMPV - în același timp și aproape de unghiurile de direcție. PMSW-urile suficient de mari rareori cad în rezonanță atunci când deplasarea a rămas la val. Amplitudinile de ridicare ale PMSW fără amortizoare în modurile de rezonanță sunt mai mari decât cele ale vaselor comparabile de alte tipuri, dar accelerațiile în acest mod sunt foarte mici.

În fig. 5 prezintă amplitudinile de pitching a două bărci de 100 de tone în valurile viitoare. Aceste date au fost obținute din rezultatele testării modelelor duplusului și catamaranului, cu toate acestea, amplitudinile celei de-a doua pot fi considerate cu exactitate egală cu amplitudinile unui vas cu o singură coadă de aceeași lungime și deplasare.


Dependența de pitching de viteza duplului în valurile viitoare, care este complet neobișnuită pentru obiectele cu contururi tradiționale, este evidentă: amplitudinile scad odată cu creșterea vitezei.

Din păcate, amplitudinea accelerației verticale a pitchingului depinde de viteză într-un mod diferit, vezi fig. 6.


Evident, cu limitarea obișnuită a vitezei la undele primite prin valori de accelerație, duplusul are un avantaj semnificativ în ceea ce privește viteza de deplasare obținută.

Deja primele teste la scară completă ale SMPV au arătat că, din punct de vedere al navigabilității, o astfel de navă este comparabilă cu o deplasare tradițională cu o singură carenă de 5-15 ori mai mare (în funcție de raportul dintre zonele relative ale liniei de plutire). În fig. 7 prezintă amplitudinea înclinării modelului semi-natural al PWM în rugozitatea naturală cu stabilizatori de lucru și care nu funcționează.


În 1978, autorul a publicat și în 2000 a detaliat metoda de „pliere” a tuturor informațiilor despre navigabilitate, permițându-i să fie caracterizată printr-un singur număr. Acest „raport de navigabilitate” reprezintă probabilitatea medie anuală de a respecta standardele date de navigabilitate de către vasul considerat în zona de apă dată.

Aceste calcule arată că SMPV devine practic „tot timpul”, cu o deplasare de aproximativ 5-6 mii de tone.

4. Alergarea pe apă calmă

O carcasă SMPV separată diferă de obicei de aceeași tradițională printr-o suprafață umezită crescută și un coeficient redus de rezistență reziduală. Trebuie amintit că aceste valori sunt interdependente în sistemul obișnuit pentru a prezice rezistența la remorcare a unui obiect pe scară completă: dacă suprafața udată este crescută artificial, atunci coeficientul de rezistență reziduală, ca valoare relativă, scade - cu valoarea absolută a acestei componente de rezistență neschimbată.

Figura: 8 conține o comparație a valorilor relative ale suprafeței umezite a căștilor de două tipuri: tradițională și cu o suprafață mică de linie de apă.


În fig. 9 prezintă coeficienții de tracțiune reziduală a căștilor convenționale și a cocilor cu o suprafață mică de linie de apă.


În esență, este posibilă compararea performanțelor de rulare a carcasei de diferite tipuri doar la nivelul navelor proiectate cu același scop. În același timp, va fi observată cealaltă parte a fluxului în jurul a două sau trei scaune care alcătuiesc o navă cu mai multe bucăți, inclusiv SMPV: interacțiunea hidrodinamică a carcaselor, în primul rând, sistemele de unde generate de acestea. Caracteristicile de interacțiune sunt variate și depind de numărul, poziția relativă, dimensiunile și forma cazurilor.

Se poate presupune că maximul curbei superioare corespunde unui număr Froude de aproximativ 0,5 de-a lungul lungimii tijei, din care există două pe corpul acestui tip de SMPV.

Un exemplu interesant de "interacțiune longitudinală este opțiunea de înlocuire a fiecărui corp duplus cu două corpuri mai scurte de același tip. În acest caz, numărul Froude de-a lungul unei părți a unui astfel de tandem va fi de 1,5 - 1,7 ori mai mare decât corpul inițial. Și dacă corpul inițial s-a mișcat cu o viteză relativă de aproximativ 0,5, adică pe „cocoașa” tragerii de val, apoi coca mai scurtă în tandem se va deplasa deja în zona de deasupra. Totodată, cu o scădere a suprafeței udate cu o scădere a alungirii, o astfel de tranziție poate fi eficientă pentru reducerea tragerii de remorcare.

Pe lângă interacțiunea „longitudinală”, există și interacțiunea a două corpuri, așezată la o anumită distanță (stabilitate) unul de celălalt.

În acest caz, se observă o interacțiune favorabilă în domenii destul de restrânse ale vitezei relative (de la 0,33 la 0,43 și 0,2 la 0,25); restul intervalului studiat de viteze relative este caracterizat prin interacțiune defavorabilă - într-un grad sau altul - a sistemelor de unde. La viteze mari, interacțiunea tinde spre zero.

O variantă a interacțiunii „longitudinale” este influența forfecării longitudinale a corpului central al unui obiect cu trei corpuri asupra valorii totale a coeficientului său de rezistență reziduală.

Rezultatele testelor disponibile ale unei serii largi de modele SMPV interne permit evaluarea tuturor opțiunilor posibile pentru dimensiunile și poziția relativă a cojilor în primele etape ale proiectării.

Poziția longitudinală a strajelor are cea mai mare influență asupra rezistenței reziduale a vasului de evacuare.

În ceea ce privește elicele, aceleași tipuri pot fi utilizate pentru SMPV-uri ca și pentru navele și navele tradiționale, cel mai adesea amplasate unul pe fiecare dintre cele două căști sau unul la carcasele de la popă ale obiectelor cu trei scaune sau unul sau două la pupa carcasei centrale. nave cu outriggers. Întrucât SMPV-urile pot avea un proiect de proiectare crescut, cel puțin atunci când se deplasează la adâncimi suficiente, elicele acestor obiecte au de obicei diametre crescute, ceea ce are un efect pozitiv asupra raportului de propulsie. O altă caracteristică a SMPV este un flux vâscos mai mare asociat și un coeficient de aspirație redus, ceea ce înseamnă, de asemenea, o creștere a coeficientului de propulsie.

O serie unică de modele SMPV testate la Institutul Central de Cercetări A.N. Krylov în anii 70 face posibilă prezicerea rezistenței la remorcare a navelor de diferite tipuri în fazele incipiente ale proiectării (fără teste suplimentare înainte de stadiul tehnic de proiectare).

5. Durabilitate

Schema completă de forțe și momente care acționează pe nave cu mai multe nave, inclusiv SMPV, este destul de complicată. Cu toate acestea, în primele etape ale proiectării, principala sarcină externă este forța orizontală laterală și momentul de îndoire transversal determinat de aceasta, Fig. zece.


Cele mai mari încărcături transversale acționează atunci când sunt parcate în jurnal în valuri, ceea ce este carcasa de proiectare a rezistenței transversale.

Figurile transversale amplasate de-a lungul întregii înălțimi a laturii SMPV, Fig. 11, și curele de piele atașate asociate.


Amplasarea pereților pași care asigură rezistență transversală, fiecare dintre acestea ar trebui să fie de la o parte la alta și de jos la puntea superioară, ar trebui să înceapă la primele etape ale proiectării aranjamentului general. Dacă o astfel de perete de perete trebuie să fie permeabilă, pierderea rezistenței sale datorată decupajelor trebuie compensată prin întăriri.

Pentru SMPV-uri cu dublă carență, rezistența longitudinală este mai puțin importantă decât în \u200b\u200bcazul navelor tradiționale, mai ales că lungimea cochilor este mai scurtă cu aceeași deplasare. Puterea longitudinală a SMPV-urilor cu triplă și de scurgere joacă un rol semnificativ și ar trebui verificată, la fel ca în cazul scaunelor tradiționale. O diferență obișnuită este scăderea momentului de îndoire longitudinală a SMPW cu o creștere a vitezei - în navele tradiționale, momentul de îndoire longitudinal crește odată cu creșterea vitezei pe spate. Cea mai încărcată secțiune a SMPV este, de obicei, secțiunea orizontală a fiecărui prag în punctul în care începe colapsul său vertical. Designul cremalierului trebuie să fie neted - pentru a preveni concentrarea de efort în secțiunea cea mai încărcată.

Dacă estimăm grosimea necesară a plăcii de structură în secțiunea cea mai încărcată și luăm această grosime ca medie, și apoi determinăm dimensiunile generale ale tuturor părților structurii, putem estima masa structurilor cadrului SMPV, vezi Fig. 12.


De obicei, masa structurilor de carenă a SMPV în raport cu deplasarea este mai mare decât cea a navelor convenționale comparabile, dar mai puțin în raport cu zona de punte.

SMPV cu outriggers se disting prin cea mai mică masă relativă.

7. Proiectare

Pentru a ține cont de caracteristicile PWM, autorul a propus un algoritm special pentru proiectarea lor. Una dintre principalele date de intrare în acest algoritm este zona de punți necesare pentru a îndeplini sarcinile navei.

De regulă, SMPV proiectat nu are prototipuri sau accesul la informațiile relevante este imposibil. Prin urmare, dimensiunile sunt alese prin metoda variantă atunci când se calculează principalele calități tehnice și operaționale prin calcule directe. Diagrama algoritmului corespunzător este prezentată în Fig. 13.


Rezultatul studiilor interne privind caracteristicile SMPV-urilor de la sfârșitul anilor '60 a devenit posibilitatea dezvoltării etapelor incipiente ale proiectelor pentru nave cu orice scop. În timpul specificat, autorul a propus multe opțiuni pentru SMPV și alte nave cu mai multe nave, a se vedea Fig. paisprezece.

1. Avantajul principal al navelor cu o suprafață mică de linie de apă este navigabilitatea ridicată, comparabilă cu navigabilitatea navelor tradiționale de 5-15 ori mai mare.

2. Materialele interne disponibile pentru teste, calcule și evoluții metodologice permit realizarea etapelor incipiente ale proiectelor acestor nave, fără teste și calcule suplimentare.

Utilizarea pe scară largă a navelor cu o suprafață mică de linie de apă este recomandată în toate cazurile în care navigabilitatea ridicată crește eficiența flotei. Pentru a demonstra eficiența utilizării unor astfel de nave, se recomandă utilizarea metodologiei de comparare a navigabilității, „plierea” tuturor informațiilor într-o singură figură, „factor de navigabilitate”.

Victor Dubrovski

Literatură

1. „Nave cu mai multe bucăți”, colecție, comp. și ed. Dubrovski V.A. ed. „Construcția navală”, 1978, 297 p.

Pentru a studia calitățile de navigație ale unei nave, este necesar să cunoaștem valorile de care depind. Aceste valori includ un grup de indicatori care caracterizează geometria carenei navei și numit - elemente ale desenului teoretic; acestea din urmă sunt numite și - indicatori hidrostatici ai vasului.

Elementele desenului teoretic includ:

V – deplasare volumetrică, m 3;
z din – aplicarea centrului de greutate al volumului scufundat al corpului (aplicația centrului de mărime - CV), m;
x din – abscisa CV, m;
x f – abscisa centrului de greutate al zonei de plutire, m;
S – zona liniei de plutire, m 2;
w – zona submersă a cadrului, m 2;
d, a, b – coeficienți de completare: deplasare, zona liniei de plutire și respectiv zona scufundată a cadrului;
Eu x – moment de inerție a zonei de linie a apei în raport cu axa longitudinală 0X, m 4;
Dacă – momentul de inerție a zonei liniei de apă în raport cu axa transversală care trece prin centrul său de greutate, m 4;
r – rază mică (transversală) metacentrică, m;
R – rază mare (longitudinală) metacentrică, m

Elementele desenului teoretic sunt de obicei împărțite în două grupuri: elemente de flotabilitate ( V, S, w, z din , X c , x f, a, d, b)și elemente de stabilitate inițială ( I x, I f, r, R)... Utilizarea elementelor de flotabilitate este prezentată în secțiunea Flotabilitate din acest manual.

Principalul parametru care caracterizează aterizarea navei (poziția vasului în raport cu apa) este adâncimea acestuia ( z). În absența rulajului și a tăierii (aterizarea drept înainte și pe o chilă uniformă), penetrarea este singurul parametru de aterizare, iar în cazul unei aterizări arbitrare, acesta este parametrul principal. Ținând cont de cele de mai sus, valorile elementelor desenului teoretic sunt de obicei prezentate sub formă de dependențe (curbe) de imersiune (Fig. 1.10).

În fig. 1.10 nu arată dependența schimbării în zona cufundată a cadrelor ( w). Ca bază (argument) pentru a reprezenta schimbarea wlungimea liniei de plutire este acceptată ( L) pentru o anumită valoare de imersiune ( z). Graficul unei astfel de dependențe (Fig. 1.11) este denumit marcaj pe cadre.

Expresii generale pentru elemente de flotabilitate.Pentru a calcula deplasarea volumetrică, coordonatele centrului de mărime și ale altor elemente de flotabilitate, se folosește un desen teoretic.

Selectăm din volumul subacvatic al carenei cu două planuri de cadre distanțate de o cantitate infinit de mică dx un element al acestui volum (Fig. 1.12, și). Volumul unui astfel de element va fi w · dxși volumul cufundat al vasului este determinat prin integrarea acestei expresii pe lungimea navei

Figura: 1.11. Combateți pe cadre

Pentru a determina abscisa centrului de magnitudine (X c) folosim teorema că momentul static al volumului ( V) în raport cu midsection-ul este egal cu momentul total al elementelor sale, adică.

Aplicarea centrului de cantitate este determinată, în mod similar cu (1.6), prin momentul static al volumului în raport cu planul principal

Momentul static al unei zone elementare (vezi Fig. 1.14) în raport cu axa 0 Avea este egal; și pentru întreaga zonă a liniei de plutire pe care o vom avea

În mod similar, dacă în formula (1.7), zona liniei de plutire este înlocuită cu expresia (1.10)

(1.15)

Expresii generale pentru determinarea coeficienților de completare a, b, d, legate de elementele de flotabilitate sunt reprezentate de formulele (1.1) (1.2) și (1.3); aplicarea acesteia din urmă este posibilă cu valori cunoscute ( S, V și w).

Expresiile generale prezentate mai sus pentru determinarea elementelor de flotabilitate conțin o integrală certă, care poate avea o soluție exactă dacă funcția este dată analitic.

Dependențele care descriu suprafața teoretică a coca navei sunt stabilite sub forma unui desen, adică. în formă grafică. În acest caz, o integrală definitivă este calculată folosind formule aproximative (formule de cuadratură). În calculele teoriei navei, formulele de cuadratură se numesc reguli. În practica calculelor construcției navale, trei reguli au devenit răspândite: regula trapezilor, regula Simpson și regula Chebyshev . Avantajul regulii trapezoidale este simplitatea și claritatea; este utilizat pe scară largă în practică.

Regula trapezului. Esența acestei reguli și aplicarea acesteia pentru calculul elementelor de flotabilitate sunt prezentate mai jos.

Dacă este necesar să se calculeze o integrală definitivă a formularului și a funcției integrand y \u003d f (x) este dată sub forma unei curbe (Fig. 1.15), atunci expresia geometrică a integralei va fi aria ( ȘI), delimitată de o curbă dată, abscisă și ordonate finale. Pentru un calcul aproximativ al zonei, aceasta este împărțită într-un număr de trapezi cu aceeași înălțime; în acest caz, calcularea integralei se reduce la determinarea zonei delimitate de o linie spartă, adică. calculând suma suprafețelor trapezilor, ale căror baze sunt ordonate la 0 , y 1 , … y n:

unde este înălțimea trapezului; n - numărul de intervale.

Deoarece jumătate din fiecare ordonată, cu excepția celor extreme, apare de două ori în expresia rezultată, formula poate fi convertită în formă

iar jumătatea sumei ordinatelor extreme, numită corecție la sumă, as

Regula trapezoidală poate fi aplicată pentru a calcula orice integrale definite, cu integrandul y \u003d f (x) poate avea orice sens geometric sau fizic.

Calcularea ariei cadrului. Cadrul este stabilit prin conturul său pe proiecția „corpului” a desenului teoretic (a se vedea Fig. 1.13). conform regulii trapezoidale, aria cadrului este determinată ca suma suprafețelor trapezilor cu aceeași înălțime , adică

. (1.20)

După transformări și notație (1.16) - (1.18) adoptată în conformitate cu regula trapezoidală, expresia (1.20) poate fi reprezentată ca

MODUL 3. ELEMENTE A DESENULUI TEORETIC

Curba de deplasare și dimensiunea încărcăturii. Cantar

Pentru a determina schița după deplasare sau, invers, deplasarea prin schiță, folosiți curba de deplasare V (z).Pentru a o construi, este necesar să se calculeze integrala cu o limită superioară variabilă:

unde x n și x k -abscisele punctelor de intersecție ale liniilor de plutire cu liniile tijei și respectiv ale pupa, în timpul pescajului z.

Tip curbă V (z)prezentat în Fig. 6, care arată și curbele V în (Z)și M (z)=ρV în (Z)... Curba V în (z)caracterizează deplasarea volumetrică, ținând cont de părțile proeminente (piele, chilii etc.) și M (z) -deplasare ținând cont de densitatea apei (masa).

Curba M (z)denumit mărimea mărfiiDensitatea apei depinde de zona de navigație, precum și de temperatura apei (adică de anotimp), de aceea, uneori, sunt reprezentate o serie de curbe M (z)pentru diverse ρ .


Figura: 6. Curba de deplasare și dimensiunea încărcăturii pentru o navă convențională.

A determina V,x cu,z cu, trebuie să știți zona liniilor de apă Sși abscisele x fcentre de greutate ale acestor zone. Pentru a calcula stabilitatea, calculați momentele de inerție ale zonelor de plutire în raport cu axele de coordonate Oh, ohși topoare ff,trecând prin centrul de greutate al zonei liniei de plutire.

În primul rând, găsim elementele zonei de linie de plutire pentru o navă care stă în poziție verticală și pe o chină uniformă. Să selectăm o zonă elementară (Fig. 1) cu o lungime dxși lățimea 2y: dS \u003d 2ydx,apoi

. (1)

Figura: 1. La definiția elementelor zonei unei linii de apă simetrice.

Abscisa centrului de greutate al zonei de plutire este

x f \u003d M y / S,(2)

unde Ale mele -moment static al zonei liniei de plutire despre axă OU.Pentru determinarea Ale melesă notăm mai întâi expresia pentru momentul static al zonei elementare dS: dM y \u003d xdS \u003d x2ydx,de unde

. (3)

Acum obținem formule pentru determinarea momentelor axiale de inerție a zonei de apă în raport cu principalele axe centrale

Găsiți momentul inerției dI xaria elementară dS, pentru care vom folosi formula cunoscută din mecanica teoretică pentru momentul inerției zonei unui dreptunghi în raport cu axa centrală principală: Unde b \u003d dx, h \u003d2y, adică

.

. (4)

Moment de inerție a zonei de linie de plutire S despre axă ff este egal

, (5)
Unde Eu -moment de inerție a zonei de linie a apei în jurul axei OUdefinit de formulă

, (6) de la momentul elementar de inerție al zonei dSeste egal ;Sx 2 f -moment portabil de inerție.

În timpul funcționării, vasul poate naviga cu un toc inițial atunci când linia de plutire este asimetrică în raport cu DP. Pentru a calcula zona, momentele statice, momentele de inerție și alte elemente pentru acest caz, introducem corect la nși stânga daordonate (Fig. 2).



Figura: 2. La determinarea elementelor zonei unei linii de apă asimetrice

Conform fig. 2 expresie pentru aria unui element, ținând cont de faptul că la neste negativ, poate fi scris ca dS= y n dx- y l dx=(y p - y l) dx , și zona liniei de apă ca

... (7) În mod similar pentru momentul static al zonei S despre axă OUobține

(8)

(9)

Pentru o linie de apă asimetrică, momentul static al zonei în jurul axei Ohnu este zero. Momentul static pentru zona elementară potrivită este

,

pentru stânga -

,

total -

Apoi, formula pentru momentul static total va fi scrisă ca

.(10)

Centrul de greutate Fzona liniei de plutire va fi amplasată de la DP la distanță

 

Ar putea fi util să citiți: