О назначении будущего судна для тех или иных условий плавания, о его мореходных и ходовых качествах, прежде всего можно судить по форме его корпуса или, как чаще говорят судостроители и яхтсмены, по его обводам. Полное представление о форме корпуса судна дает теоретический чертеж, характеризующий геометрические обводы судна и изображающий его проекции в трех
По теоретическому, чертежу конструктор рассчитывает мореходные качества; кроме того, теоретический чертеж необходим ему для проектирования внутренних помещений и конструкции корпуса, определения вместимости судна и т. п. взаимно перпендикулярных плоскостях.
Другими словами теоретический чертеж это основа проекта любого судна, малого или большого.
Основные плоскости и линии теоретического чертежа. В большинстве случаев корпус судна имеет сложную форму, кривизна наружной поверхности изменяется и по длине, и по ширине, и по высоте. Поэтому на плоском листе чертежа, форму корпуса можно изобразить только в виде линий пересечения его наружной поверхности с секущими плоскостями. Положение этих секущих плоскостей выбирается не произвольно, а в соответствии с установившимися в судостроении правилами. Три из этих плоскостей – диаметральная, основная и плоскость мидель-шпангоута – являются базовыми плоскостями для построения теоретического чертежа и последующего выполнения всех расчетов.
Диаметральная плоскость (ДП) - вертикальная продольная плоскость симметрии, разделяющая судно на правую и левую половины. Пересечение диаметральной плоскости с наружными поверхностями корпуса дает на боковой проекции линии киля, форштевня, ахтерштевня и палубы.
Основная плоскость (ОП) – горизонтальная плоскость, касательная к линии киля (самой нижней кромки обшивки на деревянном судне) в его нижней точке; линия (прямая) пересечения основной плоскости с ДП называется основной линией (ОЛ). У катеров и других судов, не имеющих горизонтального участка киля, основную плоскость обычно располагают ниже киля.
Плоскость мидель-шпангоута (миделя) – вертикальная поперечная плоскость, проходящая посередине длины судна, обычно через наиболее полное поперечное сечение. Эту плоскость обозначают значком)(.
Проекции и построение теоретического чертежа. Очертания любого объемного тела могут быть заданы его проекциями в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Такие проекции применительно к корпусу судна принято называть теоретическим чертежом.
Боковая проекция, или «Бок», образуется в результате сечения корпуса судна плоскостями, параллельными ДП. Показанные на ней линии сечения называются батоксами. Аналогичным образом получаются две другие проекции: «Полуширота» и «Корпус». Первая образуется сечением корпуса плоскостями, параллельными ОП, ватерлиниями, вторая сечением корпуса плоскостями параллельными миделю - шпангоутами.
На рис. 2 приведен теоретический чертеж большого катера (длина 9,75 м, ширина 2,9 м, осадка 0,92 м, водоизмещение 5,6 т). Нетрудно заметить, что линии теоретического чертежа (батоксы, ватерлинии, шпангоуты) на двух проекциях изображаются в виде прямых и только на одной - в истинном виде, чаще всего в виде кривой линии.
Прямые линии на каждой проекции образуют так называемую сетку теоретического чертежа (соответствующие линии сетки должны быть строго перпендикулярны или параллельны). Для удобства выполнения расчетов и контроля плавности обводов все одноименные секущие плоскости, а следовательно и соответствующие линии сетки, располагают на равных расстояниях одна от другой.
Кроме этих линий на теоретическом чертеже проводятся:
а) линия пересечения палубы с бортом, или линия борта (ЛБ), остающаяся кривой на всех тpex проекциях;
б) линии киля и штевней;
в) для деревянного судна линия шпунта, т. е. линия примыкания обшивки к килю и штевням;
г) для остроскулых судов линия скулы или скул, продольных уступов и т. п.;
д) обводы руля, дейдвуда, и плавников;
е) линия фальшборта и палубы в ДП;
ж) обвод транца и, в случае необходимости, eгo развертка.
Для согласования обводов корпуса, в местах наибольшей кривизны наружной обшивки, делаются дополнительные сечения диагональными плоскостями (наклонными к ДП), примерно перпендикулярными к обводам шпангоутов в характерных точках. Линии пересечения диагональных плоскостей с поверхностью корпуса называются диагоналями или рыбинами и обозначаются Дl и Д2. На проекции «Бок» диагонали не проводятся; их строят на проекции «Полуширота». При этом плоскости диагоналей условно поворачивают до горизонтального положения и точки пересечения их со шпангоутами откладывают вниз от линии ДП (см. рис. 2).
Так как корпус судна симметричен относительно ДП, на теоретическом чертеже принято изображать лишь одну его половину - один борт. На проекции «Корпус» справа от линии ДП вычерчивают носовые шпангоуты, слева – кормовые. Вместо проекции «Широта» строят проекцию «Полуширота», на которой изображают обводы ватерлиний и палубы левого борта и диагонали правого борта.
Проекции теоретического чертежа обычно располагают на, листе в следующем порядке: «Бок» - в верхней части чертежа носом вправо; «Полуширота» - внизу, «Корпус» - справа, на одном уровне с «Боком». Из-за недостатка места часто, особенно при плазовой разбивке чертежа в натуральную величину, проекции совмещают. Например. «Бок» и «Полуширота» могут быть совмещены, а «Корпус» вычерчен отдельно. Нередко «Корпус» размещают на проекции «Бок», совмещая мидель с ДП.
Теоретический чертеж выполняется с высокой точностью, так как от него зависит правильность расчетов и качество построенного судна. Масштаб чертежа принимают возможно более крупным (1: 5; 1: 10; 1: 20 или.1: 25), а толщину линий чертежа делают 0,1 – 0,2 мм; нарушение плавности линий и, несогласованность отдельных точек на различных проекциях допускается также в пределах этих значений.
Теоретический чертеж деревянного судна с дощатой или реечной обшивкой вычерчивают по ее наружной поверхности. При разбивке на плазе и изготовлении лекал и шпангоутов толщину наружной обшивки учитывают, т. е. уменьшают на ее величину соответствующие размеры. Обшивка малых судов с металлическими, пластмассовыми и фанерными корпусами имеет небольшую толщину, что позволяет строить теоретический чертеж прямо по обводам шпангоутов.
Главные размерения судна и разбивка сетки. Теоретический чертеж вычерчивается обычно после определения главных размерений судна, к которым относятся:
L - длина по конструктивной ватерлинии (КВЛ), т. е. расстояние между крайними точками штевней, замеренное по зеркалу воды при осадке судна с полной нагрузкой, либо при другом характерном водоизмещении, для которого выполняется теоретический чертеж (например, в состоянии обмера для гоночных парусных яхт);
Lmax - длина наибольшая, измеренная между крайними точками по обшивке судна;
В - ширина наибольшая, измеренная в самом широком сечении судна;
В квл - ширина наибольшая по конструктивной ватерлинии;
Н - высота борта, измеряемая на миделе от наружной поверхности обшивки у киля судна до верхней кромки бимсов у борта (или до планшира, если судно беспалубное);
Т - осадка средняя, (углубление судна), измеренная на миделе от наружной поверхности обшивки у киля судна до конструктивной ватерлиний (рис. 3).
Кроме главных размерений существуют габаритные размеры: длина, ширина, высота и осадка, измеряемые по крайним выступающим частям корпуса и надстроек судна. Главные размерения мелких туристских судов выбираются при проработке общего расположения из условия размещения необходимого оборудования, помещений и двигателя соответствующей мощности.
Расстояние между шпангоутами называется шпацией. Обычно для удобства выполнения расчетов число теоретических шпангоутов принимают равным 10 или 20 независимо от числа практических шпангоутов, составляющих поперечный каркас (набор) корпуса.
Основная величина, характеризующая размеры судна – это объем вытесненной им воды, называемый объемным водоизмещением. То же количество воды, выраженное в единицах массы, называется массовым водоизмещением. Для понтона, показанного на рис.5, объемное водоизмещение V составит 10 х 5 х 2 =100 куб.м. Однако подводный объем подавляющего большинства судов значительно отличается от объема параллелепипеда (рис.6). Вследствие этого водоизмещение судна меньше объема параллелепипеда построенного на его главных размерениях и осадке.
Рис.5 и 6. Объемное водоизмещение прямоугольного понтона и судна.
Чтобы оценить степень полноты подводной поверхности, в теорию судна введено понятие о коэффициенте общей полноты d = V/LBT, показывающем, какую долю объема указанного параллелепипеда составляет объемное водоизмещение судна V. Следовательно: V= d x L x B x T
Пределы изменения коэффициента общей полноты d
Быстроходные пассажирские суда ………………………………0,55 – 0,65
Грузопассажирские суда ………………………………. 0,60 – 0,70
Грузовые суда, танкера …………………………….. 0,60 – 0,85
Буксиры …………………………………. 0,45 – 0,60
Рыболовные суда ………………………… 0,55 – 0,60
Парусные яхты ………………………….. 0,35 – 0,50
Баржи ………………………… 0,85 – 0,95
Чтобы определить массовое водоизмещение, достаточно значение V умножить на значение удельной массы воды (пресной – 1000 кг\куб. м, в Мировом океане – от 1023 до 1028 кг\куб.м.
Коэффициенты полноты. К-т полноты ватерлинии a =S/LB, где S-пл-дь ватерлинии.
К-т полноты водоизмещения b = W/BT, где W-погруженная часть миделя.
К-т продольной полноты j = d/b, к-т вертикальной полноты c=d/a.