Грузовая марка и надводный борт.
Определение запаса плавучести.
Плавучестью – называют способность судна плавать на воде или под водой в определенном положении относительно горизонта воды, неся на себе определенное количество грузов.
Посадкой судна – называется положение судна по отношению к поверхности воды.
На судно, свободно плавающее на спокойной воде, действуют распределенные силы двух видов – силы веса и силы гидростатического давления воды на погруженную (смоченную) наружную поверхность.
Каждая из указанных разновидностей сил приводится к вертикальной равнодействующей, причем направление обеих равнодействующих всегда противоположное.
Равнодействующая сила веса G называется силой веса и приложена в центре тяжести (ЦТ) судна.
Равнодействующая сил гидростатического давления воды (С) называется силой поддержания или силой плавучести.
Согласно закону Архимеда сила плавучести равна весу воды в объеме, вытесненном погруженной частью судна. Линия действия всегда проходит через ЦТ погруженного объема, который называется центром величины (ЦВ).
Равновесие свободно плавающего судна существует, если одновременно выполняются два условия:
1. Сила плавучести равна по величине силе веса судна;
2. ЦВ и ЦТ судна располагаются на одной вертикальной линии.
Условие равновесия судна выражается в следующем уравнении
- D = γ V;
- Xg = Xс.
Где:
D – вес судна (весовое водоизмещение), кН;
γ (гамма) – вес 1 м³ воды, кН;
V – объем подводной части судна (объемное водоизмещение), м³;
Хg – отстояние ЦТ от плоскости миделя, м;
Хс – отстояние ЦВ от плоскости миделя, м.
В зависимости от плотности воды, в которой плавает судно, его объемное водоизмещение может измениться, хотя масса судна остается постоянной. В пресной воде, плотность которой близка к единице, для поддержания судна определенной массы требуется больший погруженный объем V, чем в соленой воде, плотность которой колеблется от Р = 1,010 – 1,015 т/м³ в Балтийском море до 1,023 – 1,028 т/м³ в океане.
Знание главных размерений судна и его коэффициентов позволяет капитану выполнить некоторые элементарные расчетов приближенных значений водоизмещения, а также изменения осадки при приеме груза относительно небольшой величины.
Втесненный подводной частью объем воды (м³) называется – объемным водоизмещением.
V = δ L B T. м³
Где:
- δ (дельта) – коэффициент общей полноты (водоизмещения), выражающий отношение объемного водоизмещения судна к объему параллелепипеда со сторонами, равными длине, ширине, осадке судна, значение δ для различных типов судов принимается по справочным данным;
- L, B, T – длина, ширина, осадка судна.
Для того, чтобы вычислить водоизмещение судна по его теоретическому чертежу, нужно определить объем подводной части корпуса.
Точный объем подводной части судна из-за кривизны борта судна, как правило, не удается. В теории судна для определения объемного водоизмещения судна, а также для вычисления площадей криволинейных фигур чаще всего приближенным приемом – правилом трапеций.
Площадь половины шпангоута равна сумме площадей всех трапеций.
Ординаты для каждого шпангоута могут измеряться как в реальном масштабе, так и в его проекциях для различных моделей. Аналогично считывают другие площади и объемы судна.
Многие вычисления связанные со строевой по шпангоутам и ватерлиния.
Измерение запаса плавучести.
Запас плавучести обычно выражается в процентах от водоизмещения судна с полным грузом, т. е. является относительным запасом плавучести.
Если непроницаемый для воды надводный объем корпуса обозначить через – Vн, то относительный запас плавучести выразится отношением:
A = (Vн/ V) ×100%
Относительный запас плавучести различен у судов разных типов и составляет:
- для пассажирских судов - ≈80%;
- сухогрузов – 25 – 50%;
- танкеров – 15 – 25%.
Сохранение запаса плавучести и его конструктивное обеспечение имеют жизненно – важное значение для любого судна.
Достаточный запас плавучести в процесс проектирования и постройки судна достигается рядом конструктивных мероприятий, к числу которых относится:
- обеспечение достаточной высоты надводного борта;
- устройство водонепроницаемых закрытий и разделение судна на отсеки прочными водонепроницаемыми переборками и палубами.
При отсутствии последних, любое повреждение подводной части корпуса судна может привести к полной потере запаса плавучести и гибели судна. запас плавучести в этом случае конструктивно не обеспечен.