Основи теорії судна Експлуатаційні, морехідні та маневрені якості
Експлуатаційні якості судна
Найбільш характерними для маломірного судна експлуатаційними якостями є: пасажиромісткість,вантажопідйомність, водотоннажність і швидкість.
Пасажиромісткість - показник, що дорівнює кількості обладнаних місць для розміщення людей на судні. Пасажиромісткість залежить від вантажопідйомності:
п=G/100,чол. (З багажем), абоп=G/75,чол. (Без багажу)
При цьому округлення отриманого результату проводиться до цілого цілого числа. На маломірному судні наявність обладнаних сидячих місць має відповідати встановленої для судна пасажиромісткості.
Пасажиромісткість орієнтовно можна розрахувати за формулою:
N=Lнб Bнб/K, чол.,
деК -емпіричний коефіцієнт, що приймається рівним: для моторних та гребних човнів - 1,60; для катерів – 2,15.
Вантажопідйомність — корисне навантаження судна, що включає масу людей і багажу відповідно до пасажиромісткості. Розрізняють дедвейт та чисту вантажопідйомність.
Дедвейт -це різниця між водотоннажністю в повному вантажі і порожньому.
Чиста вантажопідйомність -це маса тільки корисного вантажу, який може прийняти судно.
Для великих суден одиницею зміни вантажопідйомності є тонна, для малих - кг. Вантажопідйомність можна розрахувати за формулами, а можна визначити і досвідченим шляхом. Для цього на судно при водотоннажності порожньому, але з постачанням та запасом пального, послідовно поміщають вантаж до досягнення судном ватерлінії, що відповідає мінімальній висоті надводного борту. Маса вміщеного вантажу відповідаєвантажопідйомності судна.
Водотоннажність. Розрізняють два види водотоннажності - масове (вагове) і об'ємне.
Масове (вагове) водотоннажність-це маса судна, що знаходиться на плаву, рівна масі витісненої судном води. Одиницею виміру є тонна.
Об'ємна водотоннажність V- це обсяг підводної частини судна в м 3 . Розрахунок проводиться через основні виміри:
V= SLВТ,
де S - коефіцієнт повноти водотоннажності, рівний для маломірних суден 0,35 - 0,6, причому менше значення коефіцієнта властиве для невеликих суден з гострими обводами. Для водовипромінюючих катерів S = 0,4 - 0,55, глиссирующих S = 0,45 - 0,6, моторних човнів 5 - 0,35 - 0,5, для вітрильних суден цей коефіцієнт коливається від 0,15 до 0,4 .
Швидкість.
Швидкість – це відстань, що проходить судном за одиницю часу. На морських суднах швидкість вимірюється у вузлах (миля на годину), але в суднах внутрішнього плавання - кілометрів на годину (км/ч). Судноводію маломірного судна рекомендується знати три швидкості: найбільшу (максимальну), яку судно розвиває за максимальної потужності двигуна; найменшу (мінімальну), за якої судно слухається керма; середню - найбільш економну за порівняно великих переходів. Швидкість залежить від потужності двигуна, розмірів та форми корпусу, завантаження судна та різних зовнішніх факторів: хвилювання, вітру, течії тощо.
Морехідні якості судна
Здатність судна триматися на плаву, взаємодіяти з водою, не перевертатися і не йти на дно при затопленні характеризується його морськими якостями. До них відносяться: плавучість, стійкість і непотоплюваність.
Плавучість. Плавучість - це здатність судна триматися на поверхні води, маючизадане осаду. Чим більше вантажу поміщати на судно, тим глибше воно занурюватиметься у воду, але не втратить плавучості доти, доки вода не почне надходити всередину корпусу.
У разі течі в корпусі або пробоїни, а також потрапляння води під час штормової погоди всередину судна збільшується його маса. Тому судно повинне мати запас плавучості.
Запас плавучості -це непроникний для води об'єм корпусу судна, що знаходиться між вантажною ватерлінією та верхньою кромкою борту. За відсутності запасу плавучості судно затоне при попаданні всередину корпусу навіть невеликої кількості води.
Необхідний для безпечного плавання судна запас плавучості забезпечується наданням судну достатньої висоти надводного борту, а також наявності водонепроникних закриттів і переборок між відсіками та блоками плавучості — конструктивними елементами всередині корпусу маломірного судна у вигляді суцільного блоку з матеріалу (наприклад, пінопласту), що має . За відсутності таких перебірок і блоків плавучості будь-яка пробоїна підводної частини корпусу призводить до повної втрати запасу плавучості та загибелі судна.
Запас плавучості залежить від висоти надводного борту - що вище надводний борт, то більше вписувалося запас плавучості. Цей запас нормується мінімальною висотою надводного борту, залежно від величини якої для конкретного маломірного судна встановлюються район безпечного плавання та припустиме віддалення від берега. Однак зловживати висотою надводного борту не можна, оскільки це відбивається на іншій не менш важливій якості - стійкості
Стійкість. Стійкість - це здатність судна протистояти силам, що викликає його нахил, а після припинення дії цих сил (вітер, хвиля, переміщення пасажирів та ін.)повертатися у початкове положення рівноваги. Одне і те судно може мати хорошу стійкість при розміщенні в ньому вантажу близько до днища і може частково або повністю втратити стійкість, якщо вантаж або людей розмістити трохи вище
Розрізняють два види стійкості: поперечну та поздовжню. Поперечна стійкість проявляється за крену судна, тобто. при способах його на борт. Під час плавання на судно діють дві сили: тяжкості та підтримки. Равнодіюча D (рис. 1, а) сили тяжіння судна, спрямована вниз, буде умовно прикладена в точці G, яка називається центром тяжіння (ЦТ), а рівнодіюча А сил підтримки, спрямована вгору, буде умовно прикладена в центрі тяжіння З зануреною у воду частини судна, що називається центром величини (ЦВ). Коли судно не має диферента та крену, ЦТ та ЦВ будуть розташовані в діаметральній площині судна (ДП).
 | Припустимо, що судно нахилилося на якийсь кут ф (рис. 1, б) ЦВ при цьому переміститься з точки С в точку С (яка є новим центром ваги зануреної частини корпусу), і напрям сили підтримки, що діє перпендикулярно поверхні води, перетне діаметральну площину судна у точці М. Положення ЦТ щодо корпусу судна у своїй залишиться незмінним. |
| Рис 1 Розташування рівнодіючих сил тяжкості та підтримки щодо один одного при різних положеннях судна | Точка М називатиметься початковим метацентром, а відстань від неї до центру тяжкості G — початковою метацентричною висотою. |
Значення ho характеризує стійкість судна при малих способах. Положення точки М цих умовах майже залежить від кута крену ф.
Сила D і рівна їй сила підтримки А утворюють пару сил зплечем /, яка створює момент, що відновлює MB=Dl. Цей момент прагне повернути судно у початкове становище. Зауважимо, що ЦТ при цьому знаходиться нижче за точку М.
Тепер уявімо, що на палубу цього ж судна покладено додатковий вантаж (рис. 1, в). В результаті ЦТ розташується значно вище, і при крені точка М виявиться нижчою за нього. Пара сил, що утворюється при цьому, створюватиме вже не відновлюючий, а перекидальний момент Мопр. Отже, судно буде нестійке і перекинеться.
На поперечну стійкість судна великий вплив має ширина корпусу: чим ширший корпус, тим стійкіше судно, і, навпаки, чим корпус вже і вище, тим стійкість буде гірше.
Для маломірних швидкісних суден (особливо під час руху великій швидкості під час хвилювання) які завжди вирішеною проблемою є збереження поздовжньої стійкості.
У кільових маломірних суден початкова метацентрична висота дорівнює, як правило, 0,3 - 0,6 м. Остійність судна залежить від завантаження судна, переміщення вантажів, пасажирів та інших причин. Чим більше метацентрична висота, тим більше відновлюючий момент і стійкіше судно, проте при великій стійкості судно має різку хитавицю. Покращує стійкість низьке розташування двигуна, паливного бака, сидінь та відповідне розміщення вантажів та людей.
При шквальному вітрі, сильному ударі хвилі об борт і в деяких інших випадках крен судна збільшується швидко і виникає динамічний момент, що хрещує. У цьому випадку крен судна буде збільшуватися і після досягнення рівності моменту, що хрещує і відновлює. Це відбувається через дію сили інерції. Зазвичай такий крен вдвічі більше крену від статичної дії такого ж моменту, що хрінить. Тому плавання у штормовупогоду, особливо маломірних суден, дуже небезпечно.
Поздовжня стійкістьдіє при способах судна на ніс чи корму, тобто. при кільовій хитавиці. Цю стійкість судноводію слід враховувати під час руху на високих швидкостях під час хвилювання, т.к. "закопавшись" носом у воду катер або мотолодка може не відновити свого початкового положення і затонути, а іноді й перевернутися.
Фактори, що впливають на стійкість судна:
а) На стійкість судна найбільш відчутно впливає його ширина: чим більше вона по відношенню до його довжини, висоті борту та осідання, тим вище стійкість.
б) стійкість невеликого судна підвищується, якщо змінити форму зануреної частини корпусу при великих кутах крену. На цьому твердженні, наприклад, засновано дію бортових булів та пінопластового привального бруса, які при зануренні у воду створюють додатковий - момент, що відновлює.
в) Стійкість погіршується за наявності на судні паливних баків із дзеркалом поверхні від борту до борту, тому ці баки повинні мати внутрішні перегородки
г) На стійкість найбільше впливає розміщення на судні пасажирів і вантажів, їх слід розташовувати якомога нижче. Не можна допускати на судні малих розмірів під час його руху сидіння людей на борту та їхнє довільне переміщення. Вантажі повинні бути надійно закріплені, щоб виключити їх несподіване зміщення з місць укладання д) При сильному вітрі і хвилюванні дія моменту, що хрещує, дуже небезпечна для судна, тому з погіршенням погодних умов необхідно відвести судно в укриття і перечекати негоду. Якщо цього зробити неможливо через значну відстань до берега, то в штормових умовах потрібно намагатися тримати судно "носом на вітер", викинувши плавучий якір і працюючи двигуном намалому ходу.
Непотоплюваність. Непотоплюваність - це здатність судна після затоплення частини судна зберігати плавучість.
Непотоплюваність забезпечується конструктивно - розподілом корпусу на водонепроникні відсіки, обладнанням судна блоками плавучості та водовідливними засобами.
Незатоплювані обсяги корпусу найчастіше є блоками з пінопласту. Необхідна його кількість та розташування розраховуються для забезпечення аварійного запасу плавучості та підтримки аварійного судна у положенні "на рівному кілі".
Безумовно, що в умовах сильного хвилювання далеко не кожен моторний човен, що отримав пробоїну, і катер забезпечать виконання цих вимог.