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

Linia de plutire

Linia de plutire aplicată pe corpul navei (negru)

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

Se disting următoarele linii de plutire:

  • linia de plutire constructivă (CWL) - adică calculată, determinată pentru încărcarea completă a navei;
  • linia de plutire pentru marfă - calculată pentru o sarcină predeterminată și condiții de navigație;
  • linia de plutire de operare - curent, la o sarcină și condiții date;
  • linii de plutire 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 val al apei din bazinul dat. Zona liniei de plutire este utilizată pentru a calcula factorul de plenitudine al corpului. Forma zonei liniei de plutire, sau mai bine zis momentul său de inerție, este un factor care determină stabilitatea formei. Evident, în funcție de condițiile de încărcare, rulare și tăiere, forma zonei liniei de plutire și, odată cu aceasta, stabilitatea, se pot schimba.

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

Linia de încărcare

Linie de încărcare (linie Plimsoll)

Toate navele comerciale trebuie să fie marcate la bord cu numele linia de încărcare(eng. linie de încărcare, linie Plimsoll). Această marcă definește nivelul la care nava poate fi încărcată în siguranță, adică linia de plutire pentru marfă... Când barca este încărcată, aceasta se scufundă mai adânc în apă și marca se scufundă mai aproape de suprafața apei.

Înainte ca această marcă să devină obligatorie, multe nave s-au pierdut din cauza aglomerației. Uneori, motivul supraîncărcării este dorința de a obține profit suplimentar din transport și, uneori, diferența de densitate a apei - în funcție de temperatura și salinitatea sedimentului navei, se poate modifica semnificativ.

Politicianul britanic Samuel Plimsol a propus un sistem de marcare universală a navelor, care a făcut posibilă determinarea încărcăturii maxime a unei nave în funcție de sezon și regiune.

Litere de linie de încărcare înseamnă:

Furtunile sunt frecvente iarna. Un val înalt poate legăna barca sau inunda puntea, deci este necesară o flotabilitate suplimentară. Atlanticul de Nord este o zonă deosebit de furtunoasă, plus pericolul de îngheț - ar trebui să existe și mai multă flotabilitate acolo. Dimpotrivă, apele tropicale sunt liniștite, acolo puteți încărca în siguranță nava.

Celelalte două clase - F și TF - corespund S și T, transformate în densitatea apei proaspete.

Literatură

  • // Dicționar enciclopedic al lui 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 ... Spelling dictionary-reference

    - (apă de apă olandeză și engleză și linea linea linea). 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, iad. La naiba ... Dicționar de cuvinte străine ale limbii ruse

    - Curba (linia apei) obținută atunci când suprafața corpului navei este traversată de un plan orizontal paralel cu nivelul apei. Cm. Desen teoretic navă. Samoilov K.I. Vocabular marin... M. L.: Editura Navală de Stat ... ... Dicționar marin

    - (de la linia de apă și linie inferioară) linia de contact a unei suprafețe de apă calmă cu corpul unui vas plutitor. Linia de plutire de încărcare, marcată de linia de încărcare, coincide cu suprafața apei atunci când nava este complet încărcată și corespunde ... ... Dicționar enciclopedic mare

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

    LINEE DE APĂ, linii de plutire, soții (Olandeză. Waterlinie) (n.). Linia de-a lungul laturii în care este scufundată nava. Dicționarul explicativ al lui Ushakov. D.N. Ushakov. 1935 1940 ... Dicționarul explicativ al lui Ushakov

    - [te] și, soții. (specialist.). Linia de-a lungul laturii, până când roiul navei este scufundat în apă la pescaj normal. Transport de marfă în. (care coincide cu suprafața apei când vasul este complet încărcat). Dicționarul explicativ al lui Ozhegov. SI. Ozhegov, N.Yu. Șvedova. 1949 1992 ... Dicționarul explicativ al lui Ozhegov

    Femeie, mor. linia de pe corpul navei de-a lungul căreia stă în apă; încărcare, încărcare, pescaj. Această caracteristică este calculată de constructor în avans și este indicată pe desenul navei. Nivel de spirit pentru bărbați, olandeză. 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 originalului soluții tehnice pentru a câștiga superioritate față de potențialii adversari din oceanele lumii. Și din ce în ce mai mulți designeri se îndreaptă spre proiecte de ambarcațiuni cu nave multiple - catamarane și trimaran. Este suficient să reamintim navele litorale ale Marinei SUA de tipul „Independență” sau cea mai recentă dezvoltare rusă „Rusich-1”. Doctor științe tehnice Viktor Dubrovsky spune cum altfel te poți îmbunătăți specificații multihull datorită soluției originale - pentru a reduce suprafața liniei de plutire.

Introducere

Obiectele cu o zonă mică de linie de plutire includ platforme semi-submersibile (de obicei de foraj) și nave (nave) cu nave mici de zonă de hidroavion.

În fig. 1 arată diagrama aspect platformă semi-submersibilă. În poziția de lucru, linia de plutire este situată aproximativ la mijlocul înălțimii stâlpilor (coloanelor) care leagă pontoanele cu structura superioară, în poziția de depozitare - ușor sub punțile superioare ale pontoanelor.


Platformele semi-submersibile din lume au fost utilizate încă din anii '50, de atunci fiind construite peste 300 de astfel de obiecte cu o deplasare destul de mare. Practica a arătat că pot fi în permanență în cele mai aspre mări ale planetei și pot lucra de cele mai multe ori, inclusiv cu valuri foarte intense. În fig. 2 prezintă o carenă dublă cu o zonă mică a liniei de plutire (LWA).


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

Deja aceste ilustrații dezvăluie principala diferență dintre obiectele cu o zonă mică a liniei de plutire: o scădere a volumelor de deplasare în apropierea liniei de plutire cu compensarea acestor volume datorită mai multor părți scufundate ale navei.

Astăzi, volumele de deplasare care traversează suprafața liberă sunt denumite în mod obișnuit „stâlpi” (pentru nave) sau „coloane” (pentru platforme). Volumele subacvatice de astăzi nu au un nume stabilit: vorbesc despre „pontoane” pentru platforme și nave, despre „corpuri subacvatice”, „volume subacvatice” etc. pentru nave.

În publicațiile autorului începând cu 1978, următoarea terminologie a fost utilizată pentru nave: fiecare corp constă dintr-o platformă de suprafață - un raft (rafturi) - o gondolă (ultimul termen a fost împrumutat de la aviație). Aceeași terminologie este utilizată mai jos.

În plus, pentru a caracteriza amplasarea corpurilor corpului față de ele și față de suprafața apei, se utilizează următorii termeni: joc lateral (de obicei distanța dintre planurile diametrale ale corpurilor); joc vertical (distanța fundului platformei de linia de plutire calculată); degajare longitudinală (distanța dintre navele medii ale corpului corpului, dacă acestea sunt deplasate longitudinal).

Caracteristica notată a contururilor afectează toate calitățile tehnice și operaționale ale navelor. În plus, la fel ca toate obiectele multihull, SMPV-urile se disting printr-o suprafață crescută a punții în raport cu deplasarea volumetrică. Prin urmare, la fel ca toate carenele multiple, SMPV-urile sunt eficiente pentru transportul unei sarcini utile cu greutate redusă care necesită zone mari de punte sau un volum mare pentru amplasarea sa, adică marfă „ușoară”. Acestea includ pasagerii din cabine, echipamente de rulare, containere ușoare, laboratoare de cercetare, sisteme de arme, în principal aviație. Prin urmare, în special, este cel mai rațional să proiectăm SMPV pe baza unei suprafețe de punte cerute 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 creșterea fabricabilității ansamblului lor, este recomandabil să asigurați un flux neîntrerupt în jurul capetelor: să alegeți o formă semi-eliptică a arcului și o formă conică a pupa. Restul lungimii este un cilindru. Ca rezultat, coeficientul de completitudine al nacelei și al corpului ca întreg devine dependent de alungirea nacelei L / D, unde L este lungimea, D este diametrul nacelei.

Zona redusă a liniei de plutire necesită o distanță crescută a corpului pentru a asigura stabilitatea laterală inițială necesară. Acestea și altele, descrise mai jos, caracteristicile de tip arhitectural-structural determină raportul dintre dimensiunile principale care nu sunt tipice pentru navele cu un singur corp și pentru navele cu mai multe corpuri cu contururi tradiționale. Valorile cele mai probabile ale acestor rapoarte sunt date mai jos atunci când se iau în considerare caracteristicile zonei punții și stabilitatea inițială a diferitelor SMPV.

Până în prezent, într-un grad sau altul, au fost studiate mai multe tipuri de SMPW-uri, deși numai cele cu carenă dublă sunt utilizate în practică (majoritatea celor peste 70 de SMPW construite în ultimii ani sunt duplusuri, în terminologia menționată). În fig. 3 prezintă tipurile studiate de PWM.


Trebuie remarcat faptul că terminologia arătată propusă de autor în 1978 nu este general acceptată. De exemplu, în Japonia, toate navele cu dublă carenă se numesc catamarane, indiferent de forma corpurilor de carenă. Se pare că selectarea a două tipuri de SMPV cu dublă carenă face clasificarea mai precisă. SMPV cu un strung lung în fiecare corp a fost construit pentru prima dată în Olanda, numele acestei prime nave a fost propus de autor ca unul comun pentru navele de această arhitectură. Termenul „trisek” a fost propus de autorii primului SMPV cu două corpuri cu două strunguri scurte ca parte a fiecărei corpuri, construit în SUA: „TREI SECȚIUNI”, adică platformă și două volume subacvatice.

În plus, în literatura de limbă engleză, toate navele cu trei corpuri sunt numite trimarane, indiferent de raportul de formă și dimensiune. Dimpotrivă, în practica rusă încă din anii '70 (studii privind viteza de mare viteză vase fluviale A.G. Lyakhovitsky), denumirea de "trimaran" se aplică vaselor cu trei corpuri cu aceleași corpuri de contur obișnuit. Prin urmare, un nume separat pentru SMPV-uri cu trei carcase cu corpuri identice pare adecvat.

SMPV au ambele caracteristici generale, distingându-le de navele cu un singur corp și de navele cu mai multe nave cu contururi convenționale și specifice fiecărui tip. Aceste caracteristici sunt discutate mai detaliat mai jos. Trebuie remarcat faptul 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 discutate pe scurt mai jos.

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

Trebuie remarcat în special faptul că fiecare SMPV poate fi proiectat astfel încât, la deplasarea completă, nava să aibă un tiraj pe partea de sus a gondolelor, care extinde posibilitățile de utilizare a zonelor și porturilor cu apă de mică adâncime. 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 mic 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 modificări inacceptabile de aterizare, în primul rând rulare și tăiere. Prin urmare, de exemplu, unul dintre primele SMPV din lume, feribotul japonez de pasageri, avea un sistem de balastare automat pentru a menține limitele de variație de aterizare necesare în timpul funcționării.

Cum functioneaza

1. Zona de punte

În timp ce redistribuirea volumelor are cel mai mare impact asupra hidrostaticelor și hidrodinamicii, este mai convenabil din punct de vedere al proiectării să începeți prin a privi zona relativă a punților. Această considerație se bazează pe sistemul menționat mai sus, al celor mai probabile proporții 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

Rapoarte de dimensiuni probabile

Zona de punte

Monohull

L / B = 8; A D ~ 0,8

Trisec sau duplus

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

(0,19 ÷ 0,32) * L 2

Coca mică de linie de plutire și două stabilizatoare

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

B OA = (0,3 ÷ 0,4) * L M;

(0,13 ÷ 0,16) * L 2

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

(0,25 ÷ 0,35) * L 2

Tabelul 1.


Aici: L, V, B - lungime, deplasare, lățime a unei nave cu o singură carenă comparabile, AD - coeficient de completitudine al punții superioare; B1, BOA - lățimea unui corp și lățimea totală; LSW - lungimea liniei de plutire; Lungimea LO a stabilizatorului; LM este lungimea corpului principal; lMON, l1 este lungimea relativă a unei nave cu o singură carenă și a unei nave cu nave multi-carenă.

Evident, cu un număr egal de punți, SMPV va crește, într-un fel sau altul, în comparație cu un vas de mare viteză cu o singură carenă, aria punților și volumul intern al părții de suprafață. De aceea, o sarcină utilă mare este întotdeauna localizată în platforma de suprafață care leagă corpurile.

2. Stabilitate inițială și aterizare de urgență

Stabilitatea longitudinală a SMPV este semnificativ mai mică decât cea a unui vas convențional comparabil. Prin urmare, spre deosebire de situația actuală, când stabilitatea longitudinală nu este standardizată pentru niciun tip de navă, la proiectarea SMPV este necesar să se ia unele limite aproximative ale înălțimii longitudinale metacentrice. Ținând cont de raportul dintre dimensiunile globale din plan, pare convenabil să se aleagă înălțimea longitudinală a SMPV cu dublă carenă de 2 ori mai mare decât cea transversală și de 3 ori mai mare - pentru SMPV cu trei corpuri.

Stabilitatea laterală a SMPV-urilor determină raportul dintre dimensiunile lor generale în plan, vezi Tabelul 2, unde sunt luate în considerare exemple de SMPV-uri de diferite tipuri cu aceeași deplasare. Pentru a clarifica locul SMPV în rândul general al navelor cu mai multe nave, tabelul include, de asemenea, nave cu o formă tradițională de contururi: un catamaran (dublu-corp), un trimaran (trei corpuri identice) și o navă cu stabilizatoare (o mare centrală și două corpuri laterale mici). Pentru simplitate, cerința de a asigura stabilitatea laterală inițială a SMPV este aceeași cu cea a navei comparabile cu un singur corp.

Dimensiunile principale și stabilitatea laterală inițială a vaselor de 1000 de tone de diferite tipuri (dimensiunile stabilizatorului între paranteze):

Tipul navei

Un singur corp (de mare viteză)

Catamaran

Trimaran

 Clădire tradițională a centrului + 2 stabilizatoare

Centru. Coca cu stabilizatoare MPV + 2

Lungimea unui corp, m

 65, 80 95 (30) 65 (35)

Lungime totală, m

 65, 80

Lățimea unui corp, m

 6, 4 7 (1) 7 (1.5)

Lățimea totală, m

 18, 16

Zona liniei de plutire, kV m

 2 x 310, 2 x 250

Proiect proiect, m

Înălțimea centrului de mărime, m

Înălțimea plăcii, m

Centrul înălțimii masei, m
Metacentru transvers. .radius, m

Metacentru transvers. înălțime, m

Metacentru longitudinal. raza, m

Metacentru longitudinal. înălțime, m
* - la puntea pereților etanși.
Masa 2.
Analiza datelor prezentate arată că dimensiune transversală SMPV este ales în conformitate cu un principiu complet diferit față de aceleași dimensiuni ale navelor multi-coaj cu contururi tradiționale. Lățimea totală a SMPV este determinată de cerința unei anumite stabilități inițiale. Dimpotrivă, distanța dintre corpurile de formă 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 vaselor cu corpuri tradiționale, cu excepția celor de tip outrigger, este mult mai mare decât cea a corpului monocomparabil comparabil. Mai mult, stabilitatea laterală inițială a catamaranului, dacă este necesar, poate fi egală cu stabilitatea longitudinală și chiar o poate depăși ușor. Stabilitatea unei nave de stabilizare este comparabilă cu cea a unui monocarcă sau puțin mai mare, dacă este necesar.

Stabilitatea longitudinală a SMPV este semnificativ mai mică decât cea a tuturor celorlalte tipuri de nave, atât cu un singur corp cât și cu mai multe corpuri. Această circumstanță afectează puternic multe caracteristici ale SPM.

În primul rând, observăm că o scădere a stabilității duce la dificultăți în limitarea unghiului de rulare de urgență (tăiere): inundarea aceluiași volum duce la o rulare sau tăiere semnificativ mai mare a NMP decât într-un vas cu o singură carenă comparabil deplasare. În acest caz, de obicei nu este dificil să se asigure un bord liber minim dacă puntea pereților etanși este puntea superioară care leagă carenele suprastructurii.

Lipsa stabilității laterale a SMPV poate fi parțial compensată prin prăbușirea tijelor lângă platforma de suprafață, care asigură o creștere a zonei diagramei de stabilitate. Dar principalul lucru este că toate multicorpii au o platformă impenetrabilă care leagă corpurile. Acest volum reduce brusc unghiurile de rulare și decupare imediat ce părțile laterale sau extremitățile sale încep să intre în apă. Probabilitatea inundațiilor într-un accident este, de asemenea, redusă semnificativ, deoarece, de obicei, decupajele din platformă sunt suficient de departe de părțile laterale și de capete.

Asigurarea stabilității de urgență a SMPV de obicei, de asemenea, nu cauzează probleme, de îndată ce platforma etanșă a suprafeței începe să intre în apă.

Umplerea compartimentelor (de obicei la capete) cu blocuri plutitoare necombustibile (sau granule mari în plase pentru a simplifica mișcările în timpul reparațiilor) poate fi recomandată ca o măsură constructivă semnificativă pentru a asigura o aterizare de urgență a SMPV-urilor.

De obicei, dimensiunea stabilizatorilor este mică și comparabilă cu dimensiunea găurilor posibile statistic în accidente. Aceasta înseamnă că, în caz de accident, este probabil ca inundarea completă a stabilizatorului să fie o pierdere semnificativă a suprafeței liniei de plutire și a stabilității. La rândul său, aceasta înseamnă că, de obicei, stabilitatea laterală trebuie asigurată de un singur stabilizator. Cu toate acestea, umplerea stabilizatoarelor cu materiale plutitoare poate reduce dimensiunea, auto-tragerea și greutatea dispozitivelor stabilizatoare.

Astfel, aterizarea de urgență și stabilitatea SMPV, la fel ca majoritatea navelor multi-coajă, corespund cu greu conceptelor care stau la baza regulilor care au fost create anterior pentru navele cu un singur corp. Ca urmare a absenței unor reguli de stabilitate specifice, 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

Navigabilitatea ridicată a SMPV este principala lor diferență și cel mai mare avantaj. Diferențele de geometrie și stabilitate ale SMPV descrise mai sus determină, de asemenea, caracteristicile navigabilității.

Se știe că propriile perioade de rulare afectează puternic navigabilitatea. Aceste perioade sunt determinate de raportul dintre forțe și momente de refacere și inerție. Pentru înclinare, este raportul dintre stabilitatea longitudinală și momentul de inerție al maselor (inclusiv masa adăugată de apă) în jurul axei transversale.

În tranziția de la un obiect tradițional cu o singură carenă la un SMPV cu două carene, stabilitatea scade mai mult decât momentul de inerție al maselor. Ca rezultat, perioada de înclinare a SMPV cu dublă carenă crește de aproximativ 2 ori.

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


Este clar că astfel de diferențe semnificative schimbă foarte mult comportamentul PWM în valuri. Deci, dacă vasele cu o singură carenă cad de obicei în rezonanță din cauza rostogolirii longitudinale în valurile care se apropie, atunci SMPV - în același și aproape de unghiurile de direcție. PMSW-urile suficient de mari rareori cad în rezonanță atunci când se deplasează cu întârziere față de val. Amplitudinile ridicate ale PMSW fără amortizoare în modurile rezonante sunt mai mari decât cele ale navelor comparabile de alte tipuri, dar accelerațiile din acest mod sunt foarte mici.

În fig. 5 arată amplitudinile de înclinare a două bărci de 100 de tone în valuri care se apropie. Aceste date au fost obținute din rezultatele testării modelelor de duplus și catamaran, cu toate acestea, amplitudinile celui de-al doilea pot fi considerate destul de precise egale cu amplitudinile unui vas cu o singură carenă de aceeași lungime și deplasare.


Dependența pitchingului de viteza duplusului în valurile care se apropie, care este complet neobișnuită pentru obiectele cu contururi tradiționale, este evidentă: amplitudinile scad odată cu creșterea vitezei.

Din păcate, amplitudinile accelerației verticale ale înclinării depind de viteză într-un mod diferit, vezi fig. 6.


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

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 un singur corp de 5-15 ori mai mare (în funcție de raportul zonelor relative ale liniei de plutire). În fig. 7 prezintă amplitudinea înclinării modelului semi-scară al PWM în rugozitate naturală cu stabilizatori funcționanți și nefuncționari.


În 1978, autorul a publicat și în 2000 a detaliat metoda „plierii” tuturor informațiilor despre navigabilitate, permițându-i să fie caracterizată printr-un număr. Acest „factor de navigabilitate” este probabilitatea medie anuală de a îndeplini standardele de navigabilitate date de către nava considerată în zona de apă dată.

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

4. Fugind pe apă calmă

Un corp separat SMPV diferă de obicei de același tradițional printr-o suprafață umezită crescută și un coeficient redus de rezistență reziduală. Trebuie reamintit faptul că aceste valori sunt interdependente în sistemul obișnuit pentru prezicerea rezistenței la remorcare a unui obiect la scară completă: dacă suprafața umezită este mărită artificial, atunci coeficientul rezistenței reziduale, ca valoare relativă, scade - în timp ce valoarea absolută a acestei componente de rezistență rămâne neschimbată.

Orez. 8 conține o comparație a valorilor relative ale suprafeței umede a corpurilor de două tipuri: tradițională și cu o zonă mică a liniei de plutire.


În fig. 9 prezintă coeficienții de rezistență reziduală a corpurilor convenționale și a corpurilor cu o zonă mică a liniei de plutire.


În esență, comparați performanța la volan corpurile de diferite tipuri sunt posibile numai la nivelul navelor proiectate cu același scop. În același timp, cealaltă parte a fluxului în jurul a două sau trei corpuri care alcătuiesc o navă multi-corp va fi vizibilă, inclusiv SMPV: interacțiunea hidrodinamică a corpurilor, 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 strutului, dintre care există două pe corpul SMPV de acest tip.

Un exemplu interesant de „interacțiune longitudinală este opțiunea de a înlocui fiecare 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 Și dacă corpul original s-a deplasat la o viteză relativă de aproximativ 0,5, adică pe „cocoașa” tracțiunii valurilor, atunci corpurile mai scurte în tandem se vor mișca deja în zona de depășire. Împreună cu o scădere a umezelii suprafață cu o scădere a alungirii, o astfel de tranziție poate fi eficientă pentru reducerea rezistenței la remorcare.

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

În acest caz, se observă o interacțiune favorabilă în intervale destul de înguste ale vitezei relative (de la 0,33 la 0,43 și 0,2 la 0,25); restul gamei de viteze relative studiate se caracterizează prin interacțiunea nefavorabilă - într-un grad sau altul - a interacțiunii sistemelor de unde. La viteze mari interacțiunea tinde la zero.

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

Rezultatele testelor disponibile pentru o serie internă largă de modele SMPV fac posibilă evaluarea tuturor opțiunilor posibile pentru dimensiunile și poziția relativă a corpurilor de coajă în primele etape ale proiectării.

Poziția longitudinală a stabilizatorilor are cea mai mare influență asupra rezistenței reziduale a vasului stabilizatorului.

În ceea ce privește elicele, aceleași tipuri pot fi folosite pentru SMPV-uri ca și pentru navele și navele tradiționale, cel mai adesea situate una pe fiecare dintre cele două corpuri sau una la corpurile de la pupa a obiectelor cu trei corpuri sau una sau două la pupa corpul central.navele cu stabilizatoare. Deoarece 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 coeficientului de propulsie. O altă caracteristică a SMPV este un debit asociat vâscos mai mare și un coeficient de aspirație redus, ceea ce înseamnă, de asemenea, o creștere a coeficientului de propulsie.

O serie unică de modele SMPV, testată la Institutul Central de Cercetare A.N. Krylov în anii 70, face posibilă prezicerea rezistenței la remorcare a vaselor de diferite tipuri în etapele incipiente ale proiectării (fără teste suplimentare înainte de etapa de proiectare tehnică).

5. Durabilitate

Diagrama completă a forțelor și momentelor care acționează pe navele multi-coajă, inclusiv SMPV, este destul de complicată. Cu toate acestea, în primele etape ale proiectării, sarcina externă principală este forța orizontală laterală și momentul de încovoiere transversal determinat de aceasta, Fig. zece.


Cele mai mari sarcini transversale acționează atunci când sunt parcate înregistrate la valuri, care este cazul de proiectare pentru rezistența transversală.

Peretele transversal situat pe toată înălțimea laturii SMPV, Fig. 11 și curelele de piele atașate asociate.


Amplasarea pereților etanși care oferă rezistență transversală, fiecare dintre acestea ar trebui să fie dintr-o parte în alta și de jos până la puntea superioară, ar trebui să înceapă în primele etape ale proiectării aranjamentului general. Dacă o astfel de pereță trebuie să fie permeabilă, atunci pierderea rezistenței sale datorită decupajelor trebuie compensată prin întăriri.

Pentru SMPV-urile cu carenă dublă, rezistența longitudinală este mai puțin importantă decât pentru navele tradiționale, în principal deoarece lungimea corpurilor este mai scurtă cu aceeași deplasare. Rezistența longitudinală a SMPV-urilor cu triplu corp și a arcului joacă un rol semnificativ și ar trebui verificată, ca și în cazul corpurilor tradiționale. O diferență obișnuită este scăderea momentului de încovoiere longitudinal al SMPW cu o creștere a vitezei - la navele tradiționale, momentul de încovoiere longitudinală crește odată cu creșterea vitezei la vântul din față. Cea mai încărcată secțiune transversală a SMPV este de obicei secțiune orizontală a fiecărui stâlp în locul unde începe înclinarea sa verticală. Proiectarea raftului trebuie să fie netedă - pentru a preveni concentrația de solicitare în secțiunea cea mai încărcată.

Dacă estimăm grosimea necesară a placării strutului în secțiunea cea mai încărcată și luăm această grosime ca medie și apoi determinăm dimensiunile globale ale tuturor părților structurii, putem estima masa structurilor corpului SMPV, vezi Smochin. 12.


De obicei, masa structurilor corpului SMPV în raport cu deplasarea este mai mare decât cea a navelor tradiționale comparabile, dar mai mică în raport cu zona punții.

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

7. Proiectare

Pentru a ține seama de particularitățile PWM, autorul a propus un algoritm special pentru proiectarea lor. Una dintre datele principale de intrare în acest algoritm este zona punților necesare pentru îndeplinirea sarcinilor navei.

De regulă, SMPV proiectat nu are prototipuri sau accesul la informațiile relevante este imposibil. Prin urmare, dimensiunile sunt selectate prin metoda variantei atunci când se calculează evaluarea principalelor 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 timpurii ale proiectelor pentru navele cu orice scop. În timpul specificat, autorul a propus numeroase opțiuni pentru SMPV și alte nave multi-coajă, vezi Fig. paisprezece.

1. Principalul avantaj al navelor cu o zonă mică de linie de plutire este navigabilitatea ridicată a acestora, comparabilă cu navigabilitatea navelor tradiționale cu o deplasare de 5-15 ori mai mare.

2. Materiale domestice disponibile pentru teste, calcule și dezvoltări metodologice vă permit să efectuați etapele timpurii ale proiectelor unor astfel de nave fără teste și calcule suplimentare.

Utilizarea pe scară largă a navelor cu o zonă mică de linie de plutire este recomandată în toate cazurile în care navigabilitatea ridicată crește eficiența flotei. Pentru a demonstra eficacitatea utilizării acestor nave, se recomandă utilizarea metodologiei de comparare a navigabilității, „plierea” tuturor informațiilor într-o singură cifră, „factorul de navigabilitate”.

Victor Dubrovsky

Literatură

1. „Nave cu multicorp”, colecție, comp. și ed. Dubrovsky V.A. ed. „Construcții navale”, 1978, 297 pp.

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 corpului navei și numit - elemente ale desenului teoretic; acestea din urmă se mai numesc - indicatori hidrostatici ai navei.

Elementele desenului teoretic includ:

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

Elementele desenului teoretic sunt de obicei împărțite în două grupe: elemente de plutire ( V, S, w, z cu , NS 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 a acestui manual.

Principalul parametru care caracterizează aterizarea navei (poziția navei față de apă) este adâncimea acesteia ( z). În absența rulării și tăieturii (aterizarea drept înainte și pe o chilă uniformă), penetrarea este singurul parametru de aterizare, iar în cazul unei aterizări arbitrare, este parametrul principal. Luând în considerare cele de mai sus, valorile elementelor desenului teoretic sunt prezentate de obicei sub formă de dependențe (curbe) de imersiune (Fig. 1.10).

În fig. 1.10 nu arată dependența de schimbarea zonei scufundate a cadrelor ( w). Ca bază (argument) pentru a reprezenta schimbarea w se acceptă lungimea liniei de plutire ( L) pentru o anumită valoare a imersiunii ( z). Graficul unei astfel de dependențe (Fig. 1.11) se numește marș pe cadre.

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

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

Orez. 1.11. Lupta pe cadre

Pentru a determina abscisa centrului de mărime (NS c) folosim teorema că momentul static al volumului ( V) relativ la secțiunea medie este egal cu momentul total al elementelor sale, adică

Aplicatul centrului de cantitate este determinat, în mod similar cu (1.6), prin momentul static al volumului în raport cu planul de bază

Momentul static al unei zone elementare (vezi Fig.1.14) relativ la axa 0 Avea este egal; și pentru întreaga zonă a liniei de plutire vom avea

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

(1.15)

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

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

Dependențele care descriu suprafața teoretică a corpului navei sunt stabilite sub forma unui desen, adică grafic. În acest caz, o integrală definită este calculată folosind formule aproximative (formule de cuadratură). În calculele teoriei navei, formulele de cvadratură se numesc reguli. În practica calculelor de construcție navală, trei reguli s-au răspândit: regula trapezului, 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 calcularea elementelor de flotabilitate sunt prezentate mai jos.

Dacă este necesar să se calculeze o integrală definită a formei și funcția integrand y = f (x) este dată sub forma unei curbe (Fig. 1.15), atunci expresia geometrică a integralei va fi aria ( A), delimitată de o curbă dată, abscisă și ordonate finale. Pentru un calcul aproximativ al ariei, aceasta este împărțită într-o serie de trapezoide cu aceeași înălțime; în acest caz, calcularea integralei se reduce la determinarea ariei delimitate de o linie întreruptă, adică pentru a calcula suma ariilor trapezelor, 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 în expresia rezultată de două ori, formula poate fi convertită în formă

iar jumătatea sumelor de ordonate extreme, numită corecție la sumă, ca

Regula trapezoidală poate fi aplicată pentru a calcula orice integrale definite, cu integrandul y = f (x) poate avea orice semnificație geometrică sau fizică.

Calculul ariei cadrului. Cadrul este stabilit prin conturul său pe proiecția „corpului” desenului teoretic (vezi Fig. 1.13). conform regulii trapezoidale, aria cadrului este determinată ca suma ariilor trapezelor cu aceeași înălțime , adică

. (1.20)

După transformări și notația (1.16) - (1.18) adoptată conform regulii trapezoidale, expresia (1.20) poate fi reprezentată sub forma

MODULUL 3. ELEMENTELE DESENULUI TEORETIC

Curba de deplasare și dimensiunea încărcăturii. Cantar

Pentru a determina schița prin deplasare sau, dimpotrivă, deplasarea prin schiță, utilizați curba de deplasare V (z). Pentru a-l construi, este necesar să se calculeze integralul cu o limită superioară variabilă:

Unde x nși x k - abscise ale punctelor de intersecție a liniilor de plutire cu liniile tijei și respectiv ale stâlpului în timpul pescajului z.

Tipul curbei V (z) este prezentat în Fig. 6, care prezintă și curbele V v (z)și M (z)=ρV v (z)... Curba V în (z) caracterizează deplasarea volumetrică, ținând cont de părțile proeminente (piele, chile etc.) și M (z) - deplasare luând în considerare densitatea apei (masă).

Curba M (z) numit mărimea încărcăturii. Densitatea apei depinde de zona de navigație, precum și de temperatura apei (adică de sezon), prin urmare, uneori sunt trasate o serie de curbe M (z) pentru diverse ρ .


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

A determina V,x cu,z cu, trebuie să cunoașteți zona liniilor de plutire Sși abscise x f centre de greutate ale acestor zone. Pentru a calcula stabilitatea, este necesar să se calculeze momentele de inerție ale zonelor liniei de plutire în raport cu axele de coordonate Oh, ohși topoare ff, trecând prin centrul de greutate al liniei de plutire.

În primul rând, găsim elementele zonei liniei de plutire pentru o navă așezată în poziție verticală și pe o chilă uniformă. Să selectăm o zonă elementară (Fig. 1) cu o lungime dxși lățimea 2y: dS = 2ydx, atunci

. (1)

Orez. 1. La definirea elementelor zonei unei linii de plutire simetrice.

Abscisa centrului de greutate al liniei de plutire este

x f = M y / S,(2)

Unde Ale mele - moment static al zonei liniei de plutire în jurul axei OU. Pentru determinare Ale mele Să notăm mai întâi expresia pentru momentul static al zonei elementare dS: dM y = xdS = x2ydx, Unde

. (3)

Acum vom obține formule pentru determinarea momentelor axiale de inerție a zonei liniei de plutire în raport cu axele centrale principale

Găsiți momentul de inerție dI x zona elementară dS, pentru care folosim formula cunoscută din mecanica teoretică pentru momentul de inerție al ariei unui dreptunghi relativ la axa centrală principală: , Unde b = dx, h = 2y, adică

.

. (4)

Momentul de inerție al liniei de plutire S despre axă ff este egal cu

, (5)
Unde Eu y - moment de inerție al liniei de plutire în jurul axei OU definit prin formula

, (6) din momentul elementar de inerție al zonei dS este egal cu ;Sx 2 f - moment portabil de inerție.

În timpul funcționării, nava poate pluti cu un toc inițial atunci când linia de plutire este asimetrică față de DP. Pentru a calcula aria, momentele statice, momentele de inerție și alte elemente pentru acest caz, introducem dreptul la nși a plecat y l ordonate (Fig. 2).



Orez. 2. La determinarea elementelor zonei unei linii de plutire asimetrice

Conform fig. 2 expresie pentru aria unui element, luând în considerare că la n este negativ, poate fi scris ca dS= y n dx- y l dx=(y p - y l) dx, și zona liniei de plutire ca

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

(8)

(9)

Pentru o linie de plutire asimetrică, momentul static al zonei în raport cu axa Oh nu este zero. Momentul static pentru zona elementară potrivită este

,

pentru stânga -

,

total -

Apoi formula pentru momentul static total va fi scrisă în formular

.(10)

Centrul de greutate F zona liniei de plutire va fi localizată de la DP la distanță

 

Ar putea fi util să citiți: