Что такое плавучесть судна определение

Плавучесть судна

Результирующая сил веса Р равна сумме сил веса (тяжести) самого судна и всех грузов, находящихся на нем, приложена в центре тяжести (ЦТ) судна в точке G и всегда направлена вертикально вниз.

Результирующая гидростатических сил, определяемых давлением воды на поверхность судна, приводится к вертикальной силе yV, направленной вверх и называемой силой поддержания, или силой плавучести.

Согласно закону Архимеда, вес, или водоизмещение (масса), плавающего тела равны весу или массе вытесненной им воды: P=yV или D = ρV,

Объем V называется объемным водоизмещением и служит мерой плавучести.

Следует различать понятия веса и массы судна. Масса выражает инерционные и гравитационные свойства судна, является скалярной величиной и измеряется в тоннах (т). Вес судна является векторной величиной и измеряется в килоньютонах (кН) или тонна-силах (тс). Масса судна в тоннах численно равна его весу в тонна-силах.

Так как под действием сил Р и yV судно находится в равновесии, то необходимо, чтобы эти силы были равны и действовали по одной прямой в противоположные стороны. Если обозначить координаты точек G и С по длине, ширине и высоте судна соответственно хg и хc, yg и ус, zg и zc, то условия равновесия плавающего судна можно выразить следующими уравнениями: P=yV или D = ρV; xg=xc; yg = yc. Так как судно симметрично ДП, то точки G и С должны лежать в этой плоскости, т. е. уg=yc=0. У наводных судов центр тяжести G лежит выше центра величины С, т. е. zg>zc.

Так как объем подводной части корпуса можно выразить через главные размерения и коэффициент общей полноты, т. е. V=δLBT, то водоизмещение (массу) судна можно представить в виде D=ρδLBT. Водоизмещение D (нагрузка масс) и координаты центра тяжести (центра масс) определяются расчетом, учитывающим массу и местоположение отдельных составляющих.

Объемное водоизмещение, а также координаты центра величины С определяют по теоретическому чертежу методом трапеций в табличной форме. Вычисления начинают с определения площади шпангоутов. С этой целью площадь каждого шпангоута разбивают следами ватерлиний на n-е число участков, и криволинейные кромки заменяют прямыми (рис. 2). Расчеты будут тем точнее, чем большее число ватерлинии проведено.

Площадь шпангоута определяется как удвоенная сумма площадей трапеций, вписанных в этот шпангоут.

Далее на прямой в определенном масштабе отмечают теоретические шпангоуты, восстанавливают перпендикуляры и на них также в масштабе отмечают соответствующие площади шпангоутов. Полученные точки соединяют плавной линией, которая характеризует изменение площади поперечного сечения судна по длине и называется строевой по шпангоутам (рис. 3). Если найти площадь фигуры, ограниченной строевой по шпангоутам, то она с учетом масштаба будет равна объемному водоизмещению судна. Площадь строевой по шпангоутам определяется так же, как и площадь шпангоутов.

Строевая по шпангоутам

Если для разных осадок определить объем погруженной части корпуса и соответствующее этим осадкам водоизмещение, то можно построить график, называемый грузовым размером (рис. 4). Пользуясь грузовым размером, можно определить изменение средней осадки от приема или расходования груза или по заданному водоизмещению определить осадку судна.

Для обеспечения безопасности плавания каждое судно должно обладать запасом плавучести. Под запасом плавучести понимается количество грузов, котороесудно может принять сверх находящихся на нем до полного погружения.
Мерой запаса плавучести служит объем надводной непроницаемой части судна от действующей ватерлинии до верхней палубы, имеющей водонепроницаемые закрытия. В этот объем могут входить и надстройки, если они также имеют водонепроницаемые закрытия. В случае попадания воды внутрь корпуса осадка судна увеличивается, но оно остается на плаву.

Запас плавучести зависит от величины надводного борта: чем он больше, тем больше запас плавучести. Исходя из этого Регистр назначает каждому судну в зависимости от его размеров, назначения и района плавания минимальный надводный борт, который фиксируют в «Свидетельстве о грузовой марке», выдаваемом каждому судну.

Источник

Плавучесть корабля (судна)

Смотреть что такое «Плавучесть корабля (судна)» в других словарях:

Плавучесть — Силы, действующие на частично погруженное тело. Плавучесть свойство погружённого в жидкость тела оставаться в равновесии, не выходя из воды и не погружаясь дальше, то есть плавать. Также раздел теории корабля, изучающий плавучесть … Википедия

ПЛАВУЧЕСТЬ — (Buoyancy) способность судна плавать на воде, неся на себе назначенные по роду его службы грузы, имея при этом заданную осадку носом и кормой (грузовую ватерлинию). Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское… … Морской словарь

плавучесть — способность корабля (судна) плавать в определённом положении, неся на борту заданное количество грузов … Морской биографический словарь

Корабля теория — наука, изучающая Мореходные качества судна, находящегося в покое (статика корабля) и в движении (динамика корабля); приложение законов теоретической гидромеханики (См. Гидромеханика) и аэродинамики (См. Аэродинамика) к судам. Разделы… … Большая советская энциклопедия

КОРАБЛЯ ТЕОРИЯ — наука, изучающая мореходные качества судна в состоянии покоя (статика корабля) и в движении (динамика корабля); приложение законов теоретич. гидромеханики и аэродинамики к судам. Разделы статики корабля: плавучесть, непотопляемость, статическая… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Плавучесть — Буквально способность судна плавать на воде; термин этот употребляется для выражения степени безопасности судна от погружения в воду при получении пробоины. На военных судах за меру П. принимают отношение объема защищенных (бронированных) частей… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Мореходные качества корабля — Низкобортное судно, имеющее высокую остойчивость, малый запас плавучести и малую поворотливость … Википедия

ТЕОРИЯ КОРАБЛЯ — наука, изучающая мореходные качества судна, такие как плавучесть, остойчивость, непотопляемость, ходкость, управляемость и поведение на волнении. Основы теории корабля были заложены в XVIII в. Л. Эйлером. В законченную область знаний теория… … Морской энциклопедический справочник

Корпус корабля — Корпус корабля основная часть корабля в виде водонепроницаемого и полого внутри тела обтекаемой коробчатой (для надводных кораблей) или цилиндрической (для подводных лодок) формы. Корпус кора … Википедия

Живучесть корабля — ЖИВУЧЕСТЬ КОРАБЛЯ, вмѣстѣ съ его неуязвимостью и непотопляемостью, является важнѣйш. оборонит. элементомъ воен. судна. Подъ Ж. подразумѣваютъ способность судна продолжать бой, имѣя поврежденія въ разл. жизн. частяхъ своихъ. Соврем. стальн. к бли… … Военная энциклопедия

Источник

ПЛАВУЧЕСТЬ судна.

Смотреть что такое «ПЛАВУЧЕСТЬ судна.» в других словарях:

ПЛАВУЧЕСТЬ — (Buoyancy) способность судна плавать на воде, неся на себе назначенные по роду его службы грузы, имея при этом заданную осадку носом и кормой (грузовую ватерлинию). Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское… … Морской словарь

Плавучесть — судна, способность судна с грузом на борту плавать в заданном положении относительно водной поверхности; одно из важнейших мореходных качеств (См. Мореходные качества) судна. Для обеспечения безопасности плавания каждое судно должно… … Большая советская энциклопедия

ПЛАВУЧЕСТЬ — судна способность судна с грузом на борту плавать в заданном положении относительно водной поверхности; одно из важнейших мореходных качеств судна. П. характеризуется водоизмещением и запасом П., к рый определяется размером надводного борта и… … Большой энциклопедический политехнический словарь

ПЛАВУЧЕСТЬ — ПЛАВУЧЕСТЬ, и, жен. (спец.). Способность плавучего средства держаться на плаву благодаря силе поддерживающей его воды. П. судна. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

плавучесть — способность корабля (судна) плавать в определённом положении, неся на борту заданное количество грузов … Морской биографический словарь

Плавучесть — Силы, действующие на частично погруженное тело. Плавучесть свойство погружённого в жидкость тела оставаться в равновесии, не выходя из воды и не погружаясь дальше, то есть плавать. Также раздел теории корабля, изучающий плавучесть … Википедия

Плавучесть — Буквально способность судна плавать на воде; термин этот употребляется для выражения степени безопасности судна от погружения в воду при получении пробоины. На военных судах за меру П. принимают отношение объема защищенных (бронированных) частей… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Плавучесть корабля (судна) — способность корабля плавать в заданном положении относительно поверхности воды, неся предназначенные по роду его службы грузы. Характеризуется запасом плавучести, который в значительной мере определяет мореходность и непотопляемость корабля.… … Словарь военных терминов

Корпус судна — основная часть судна, состоящая из оболочки и каркаса (набора корпуса судна (См. Набор корпуса судна)). К. с. обеспечивает плавучесть, общую и местную прочность судна, а также возможность размещения людей, грузов, оборудования, вооружения … Большая советская энциклопедия

Источник

Что такое плавучесть судна определение

Мореходные и эксплуатационные качества судов

Плавучестью называют способность судна плавать по определенную осадку при заданном количестве находящихся на нем грузов.

Рис. 1. Схема сил, действующих на судно.

Cила поддержания yV приложена в центре тяжести подводного объема — точке С, которую называют центром величины (ЦВ). Объем V называется объемным водоизмещением и служит мерой плавучести.

Следует различать понятия веса и массы судна. Масса выражает инерционные и гравитационные свойства судна, является скалярной величиной и измеряется в тоннах (т). Вес судна является векторной величиной и измеряется в килоньютонах (кН) или тонна-силах (тс). Масса судна в тоннах численно равна его весу в тонна-силах.

Так как под действием сил Р и yV судно находится в равновесии, то необходимо, чтобы эти силы были равны и действовали по одной прямой в противоположные стороны. Если обозначить координаты точек G и С по длине, ширине и высоте судна соответственно х_g и х_c, y_g и у_с, z_g и z_c, то условия равновесия плавающего судна можно выразить следующими уравнениями: P=yV или D = ρV; x_g=x_c; y_g = y_c. Так как судно симметрично ДП, то точки G и С должны лежать в этой плоскости, т. е. у_g=y_c=0. У наводных судов центр тяжести G лежит выше центра величины С, т. е. z_g>z_c .

Так как объем подводной части корпуса можно выразить через главные размерения и коэффициент общей полноты, т. е. V=δLBT, то водоизмещение (массу) судна можно представить в виде D=ρδLBT.

Водоизмещение D (нагрузка масс) и координаты центра тяжести (центра масс) определяются расчетом, учитывающим массу и местоположение отдельных составляющих нагрузки масс судна.

Рис. 2. Определение площади шпангоута.

Объемное водоизмещение, а также координаты центра величины С определяют по теоретическому чертежу методом трапеций в табличной форме. Вычисления начинают с определения площади шпангоутов. С этой целью площадь каждого шпангоута разбивают следами ватерлиний на n-е число участков, и криволинейные кромки заменяют прямыми (рис. 2). Расчеты будут тем точнее, чем большее число ватерлинии проведено. Площадь шпангоута определяется как удвоенная сумма площадей трапеций, вписанных в этот шпангоут. Далее на прямой в определенном масштабе отмечают теоретические шпангоуты, восстанавливают перпендикуляры и на них также в масштабе отмечают соответствующие площади шпангоутов. Полученные точки соединяют плавной линией, которая характеризует изменение площади поперечного сечения судна по длине и называется строевой по шпангоутам (рис. 3). Если найти площадь фигуры, ограниченной строевой по шпангоутам, то она с учетом масштаба будет равна объемному водоизмещению судна. Площадь строевой по шпангоутам определяется так же, как и площадь шпангоутов.

Рис. 3. Строевая по шпангоутам.

Объемное водоизмещение можно определить, пользуясь строевой по ватерлиниям, представляющей собой кривую, абсциссы которой в принятом масштабе дают площади ватерлиний в зависимости от осадки. Площадь фигуры, ограниченной строевой по ватерлиниям, в соответствующем масштабе равна объемному водоизмещению по заданную осадку. Площадь ватерлиний, а также площади фигуры, ограниченной строевой по ватерлиниям, находят.так же, как и площади шпангоутов, методом трапеций. Для этой же цели можно использовать специальный прибор, называемый планиметром.

Если для разных осадок определить объем погруженной части корпуса и соответствующее этим осадкам водоизмещение, то можно построить график, называемый грузовым размером (рис. 4). Пользуясь грузовым размером, можно определить изменение средней осадки от приема или расходования груза или по заданному водоизмещению определить осадку судна.

Рис. 4. Грузовой размер.

Для обеспечения безопасности плавания каждое судно должно обладать запасом плавучести. Под запасом плавучести понимается количество грузов, котороесудно может принять сверх находящихся на нем до полного погружения. Мерой запаса плавучести служит объем надводной непроницаемой части судна от действующей ватерлинии до верхней палубы, имеющей водонепроницаемые закрытия. В этот объем могут входить и надстройки, если они также имеют водонепроницаемые закрытия. В случае попадания воды внутрь корпуса осадка судна увеличивается, но оно остается на плаву. Запас плавучести зависит от величины надводного борта: чем он больше, тем больше запас плавучести. Исходя из этого Регистр назначает каждому судну в зависимости от его размеров, назначения и района плавания минимальный надводный борт, который фиксируют в «Свидетельстве о грузовой марке», выдаваемом каждому судну.

Обычно запас плавучести составляет 30 — 50 % водоизмещения, на танкерах 15 — 25%, на лассажирских судах до 100%.

Источник

Плавучесть корабля

Плавучестью корабля называется его способность плавать с заданной посадкой, неся на себе все грузы, необходимые для выполнения боевых или иных задач, свойственных данному классу корабля.

Плавучесть есть самое необходимое мореходное качество корабля, с потерей которого он тонет. Когда корабль плавает на поверхности спокойной воды, на него действуют две равные и противоположно направленные силы, уравновешивающие друг друга.
Первая сила — вес корабля Р, которая складывается из весов корпуса, вооружения, боеприпаса, бронирования, механизмов, топлива, масла, воды, провизии, экипажа и запасных частей. Сила веса направлена всегда вниз (к центру Земли), и под ее влиянием корабль стремится всегда погрузиться. Эта сила приложена в точке G, называемой центром тяжести корабля. При проектировании, постройке и эксплуатации корабля, чтобы исключить постоянный крен, стремятся разместить грузы таким образом, чтобы центр тяжести находился в диаметральной плоскости. Обычно центр тяжести корабля находится вблизи плоскости мидель-шпангоута и несколько смещен в корму, а по высоте примерно на половине высоты надводного борта или, как правило, несколько ниже.
Второй силой, действующей на корабль, является равнодействующая всех сил давления воды на погруженный объем корпуса. Эта сила, обозначаемая буквой D, приложена в центре тяжести погруженного объема корабля и направлена вертикально вверх. Под ее влиянием корабль стремится всплыть, поэтому ее называют силой поддержания или силой плавучести корабля. Точка приложения силы поддержания обозначается буквой С и называется центром величины; она является геометрическим центром тяжести погруженного объема корпуса корабля.

При проектировании и постройке корабля обводы корпуса делают такими, чтобы центр величины при прямом положении корабля находился в диаметральной плоскости и на одной вертикали с центром тяжести корабля. По высоте, считая от основной плоскости, центр величины находится несколько выше половины осадки корабля.

Для обеспечения равновесного положения корабля необходимо и достаточно, чтобы вес корабля был равен силе поддержания, т. е. Р=уV=D и центр тяжести и центр величины корабля лежали на одной вертикали.
Если сила поддержания больше веса корабля, корабль всплывет, если меньше — погружается. Если центр тяжести и центр величины по длине корабля не совпадают, то корабль будет наклоняться в продольной плоскости (дифферентоваться) до тех пор, пока эти точки не окажутся на одной вертикали, после чего корабль будет плавать в положении равновесия, но с дифферентом. Если центр тяжести и центр величины не совпадают по ширине корабля, то корабль будет наклоняться в поперечной плоскости (крениться) до тех пор, пока эти точки не совпадут по вертикали, после чего корабль будет плавать в положении равновесия, но с креном. Надо всегда иметь в виду, что всякое перемещение грузов, а также прием или расход их вызывает перемещение центра тяжести и центра величины.
Выдающийся древнегреческий математик и механик Архимед доказал, что сила поддержания равна весу воды, вытесненной погруженным в нее телом (поэтому силу поддержания иногда называют архимедовой силой). Вес воды, вытесненной плавающим кораблем, называется его весовым водоизмещением, измеряется в тоннах и обозначается буквой D (этой же буквой иногда обозначается сила поддержания). Объем воды, вытесненной плавающим кораблем, называется объемным водоизмещением, обозначается буквой V и измеряется в кубических метрах. Зная объем погруженной части корпуса корабля, можно определить объем вытесненной воды, или объемное водоизмещение. Если бы корпус корабля был сделан в виде прямоугольного ящика длиною L и шириною В и плавал бы с осадкой T, то объем погруженной части такого корабля легко было бы найти по формуле

Так как корпус корабля значительно отличается от прямоугольного ящика и имеет в носу и корме сужения, т. е. имеет меньшую полноту, то вводят специальный коэффициент, учитывающий отличие обводов корпуса корабля от формы ящика. Этот коэффициент, называемый коэффициентом полноты водоизмещения, обозначается буквой дельта и лежит в пределах от 0,45 до 0,65. Зная длину, ширину, осадку корабля и коэффициент полноты водоизмещения, можно приближенно определить объемное водоизмещение по формуле

V=дельта х В х Т куб.м

Зная объемное водоизмещение корабля, легко получить весовое водоизмещение, для чего необходимо знать вес одного кубического метра воды.
Вес одного кубического метра воды называется ее объемным или удельным весом и обозначается буквой гамма.
Таким образом, весовое водоизмещение корабля можно вычислить по формуле

Водоизмещение служит мерой плавучести корабля. Если говорят, что авианосец имеет водоизмещение D = 80 000 т, то это значит, что он обладает плавучестью в 80 000 т, которая уравновешивает вес авианосца Р = 80 000 г. Если удельный вес воды, в которой плавает этот авианосец, гамма = 1 т/куб. м, то он вытесняет объем воды V = 80000 куб. м.
В зависимости от количества принимаемых на корабль грузов будет изменяться и водоизмещение корабля. Для военных кораблей нашего флота приняты следующие водоизмещения: порожнем, стандартное, нормальное, полное и наибольшее.
Водоизмещение порожнем — водоизмещение полностью построенного корабля со всем вооружением и механизмами, но без личного состава, боеприпасов, снабжения, продовольствия, топлива, масла и воды.
Стандартное водоизмещение — водоизмещение полностью построенного корабля, укомплектованного всем необходимым для военного времени, за исключением запасов топлива, масла и котельной воды, но с пресной и забортной водой и маслом в системах механизмов, котлах, теплых ящиках и сточных масляных цистернах, т. е. включая вес механической установки, приготовленной к действию.
Нормальное водоизмещение (водоизмещение при официальных испытаниях) — водоизмещение, равное стандартному плюс половина запасов топлива, масла и питательней воды, обусловленных полным водоизмещением.
Полное водоизмещение — водоизмещение, равное стандартному плюс запасы топлива, масла, питательной воды, в размерах, обеспечивающих заданную дальность плавания полным и экономическим ходами.

Наибольшее водоизмещение — водоизмещение, равное стандартному плюс добавочный боеприпас, который корабль может принять на оборудованные для этого места сверх нормального боеприпаса, предусмотренного стандартным водоизмещением, а также плюс запасы топлива, смазочных материалов и котельной воды в полном объеме специально оборудованных для этого цистерн.

Для точного учета всех составляющих вес корабля, нагрузка корабля, разбивается на разделы, группы, подгруппы и статьи.

Основными разделами нагрузки являются: 1) корпус, 2) бронирование, 3) вооружение, 4) боеприпас, 5) механизмы, 6) топливо, 7) снабжение и команда, 8) запас водоизмещения.

Вычислению нагрузки корабля уже в процессе проектирования уделяют исключительное внимание. Особый контроль за нагрузкой должен осуществляться во время службы корабля. При стоянке корабля нагрузка должна проверяться ежедневно, во время хода — через каждые 4 часа. На кораблях должна проводиться строжайшая весовая дисциплина. Такой точный учет состояния переменных грузов на кораблях (количество и расположение) необходим не только для того чтобы знать о их наличии, сколько для готовности корабля к борьбе за непотопляемость.
Во время плавания часто возникают вопросы, связанные с определением водоизмещения корабля или средней осадки, например: насколько изменится осадка после приема или расходования некоторого заданного груза, какой груз необходимо принять или удалить, чтобы осадка увеличилась или, соответственно, уменьшилась на определенную величину и т. п.
Все эти вопросы легко решаются с помощью так называемой кривой объемного водоизмещения, или «грузового размера», выражающей зависимость водоизмещения от осадки. Так, например, на корабль нужно принять груз весом р и определить, как изменится его средняя осадка. По кривой объемного водоизмещения это легко решить, для чего по горизонтальной оси к водоизмещению корабля D до приема груза нужно прибавить вес груза р и в точке А восстановить перпендикуляр до пересечения с кривой грузового размера. Затем через точку Б надо провести горизонтальную линию, которая на оси осадок отсечет новую осадку Т1.
Изменение осадки будет:

В практике часто требуется решать вопросы, связанные с изменением осадки, не прибегая к расчетам и справочным материалам. Для этой цели пользуются специальной величиной — числом тонн на сантиметр осадки, т. е. величиной груза в тоннах, изменяющей осадку корабля на один сантиметр. Это число обозначается буквой q и для каждого корабля является вполне определенным. Так, для эскадренного миноносца q = 10—12 тонн/см, для базового тральщика й=2,5—3,0 т/см.
Число тонн на сантиметр осадки легко подсчитать, зная площадь ватерлинии S, по формуле

q=0,01 x гамма х S (т/см),

где гамма —объемный вес воды, т/куб. м.

Предположим, что на эсминец принимается груз р = 100 тонн; определить, на сколько изменится средняя осадка эсминца, если
q = 10 т/см.

дельта Т = p / q = 100 / 10 = 10 см.

Необходимо иметь в виду, что пользоваться числом тонн на сантиметр осадки можно только до тех пор, пока снимаемый или принимаемый груз по весу не превышает 10% водоизмещения корабля. В нормальных условиях на корабли принимаются или снимаются с них обычно так называемые малые грузы, т. е. грузы, имеющие вес менее 10% водоизмещения корабля.

Мы уже установили, что величина погруженного в воду объема корпуса корабля является мерой плавучести. Чем больше этот объем, тем плавучесть больше. В этом смысле весь водонепроницаемый объем корабля, расположенный выше действующей ватерлинии, называется запасом плавучести корабля. В запас плавучести не включается объем надстроек и всех выступающих частей на верхней водонепроницаемой палубе.

На поврежденном корабле из запаса плавучести исключаются объемы, расположенные выше ватерлинии, но принадлежащие поврежденным отсекам, сообщающимся с забортной водой, а также надводные объемы помещений, в которых имеются надводные пробоины.

Запас плавучести есть запас жизненной силы корабля и расходовать его нужно крайне разумно. Для более рационального использования запаса плавучести корабль разделяется переборками и палубами на ряд водонепроницаемых отделений.
Необходимо помнить, что запас плавучести уменьшается при приеме на корабль грузов сверх штатной нагрузки и главным образом при поступлении на корабль забортной воды через пробоины и незадраенные забортные отверстия.

Сохранение запаса плавучести в первую очередь обеспечивается прочностью и водонепроницаемостью борта, палуб н главных водонепроницаемых переборок. Поэтому в целях постоянного сохранения запаса плавучести личный состав корабля обязан всегда поддерживать в исправном состоянии все конструкции корпуса, водонепроницаемые двери, иллюминаторы, люки и горловины, трюмы всегда держать сухими, а также удалять за борт лед при обмерзании палуб, рангоута и такелажа. Необходимо строго соблюдать правила задраивания водонепроницаемых закрытий. Пренебрежение этим может закончиться катастрофой.

Источник