Основные сечения корпуса. Теоретический чертеж

Форма корпуса оказывает большое влияние на целый ряд важнейших качеств судна. Так, например, от формы корпуса существенно зависят сопротивление движению судна на спокойной воде и, следовательно, мощность и масса главного двигателя, а также запасы топлива. От нее зависят поведение судна на взволнованном море, включая качку, заливаемость палубы, потерю скорости хода, управляемость, ледовые качества судна. От формы корпуса также зависят возможности обеспечения остойчивости - способности противостоять статическим и динамическим усилиям, наклоняющим судно, и возвращаться в первоначальное положение после прекращения действия этих усилий. Определенное влияние форма корпуса оказывает на возможности обеспечения непотопляемости и технологичность постройки судна. Отсюда ясно, что только рационально спроектированная форма корпуса может обеспечивать хорошие технико-экономические и эксплуатационные качества построенного судна. Но чтобы замысел проектанта был осуществлен в натуре, сложную поверхность корпуса надо как-то изобразить. Это изображение должно быть однозначным, давать возможность по нему произвести все необходимые расчеты качеств, определяемых формой, а также изготовить корпус в натуре; желательно, чтобы изображение было и наглядным. С давних пор для этой цели применяется система прямоугольных координат.

Начало координат О располагается посередине длины и ширины судна на уровне днища (на основной плоскости - ОП), ось х направлена в нос, ось у - на правый борт, ось z - вверх.

Вертикальная продольная плоскость симметрии судна (xOz) называется «диаметральная плоскость» (ДП). Основная плоскость (хОу) - горизонтальная плоскость, проходящая через нижнюю точку поверхности корпуса; линия ее пересечения с ДП носит название основной линии (ОЛ). Плоскость мидель-шпангоута (yOz) - вертикальная поперечная плоскость, проходящая посередине длины судна. Заметим, что некоторые суда имеют «конструктивный дифферент», т.е. линия их киля не является горизонтальной; в этом случае ОП проходит горизонтально через точку пересечения киля и плоскости мидель-шпангоута. Мидель-шпангоут - линия пересечения плоскости мидель-шпангоута с поверхностью судна.

Ватерлиния (ВЛ) - линия пересечения горизонтальной плоскости с поверхностью судна. Особо выделяют конструктивную ватерлинию (КВЛ), которая соответствует уровню воды при проектной нагрузке судна. У грузовых судов ватерлинию, соответствующую наибольшей осадке, часто называют грузовой ватерлинией (ГВЛ).

Бортовая линия палубы - линия пересечения поверхности борта и палубы или их продолжения, если их соединение закруглено.

В этой системе форму корпуса можно изобразить графически, по координатам ряда характерных точек, и аналитически. Наиболее давний способ - графический, он обычно дополняется координатами точек ряда семейств кривых - Т а б л и ц ами ординат; аналитические методы, хотя они предлагались и исследовались уже более двух столетий, долгое время практического применения почти не находили. Лишь в последнее время возможности компьютерной техники позволяют ставить вопрос о более широком их использовании.

Графическое изображение формы судовой поверхности в прямоугольных координатах применяется широко. В этом методе теоретическая поверхность судна мысленно рассекается рядом равноотстоящих плоскостей, параллельных главным - ДП, ОП, плоскости мидель-шпангоута. Линии пересечения этих плоскостей с теоретической поверхностью судна изображаются на трех проекциях (за теоретическую принимается для металлических судов внутренняя поверхность наружной обшивки, для деревянных, пластмассовых и железобетонных - наружная). На каждой проекции две группы следов пересечения плоскостей с поверхностью судна получаются прямыми, образуя «сетку» чертежа, и лишь одна группа - кривыми.

Сечения, параллельные ОП, называются ватерлиниями. Ватерлинии обычно проводят и выше КВЛ. Сечения, параллельные ДП, называются батоксами, а параллельные плоскости мидель-шпангоута - шпангоутами.

Такой чертеж называется теоретическим.

Самая маленькая проекция - на плоскость мидель-шпангоута - носит название «корпус», иногда она изображается отдельно в большем масштабе. На ней в виде кривых изображаются шпангоуты. Проекция на ДП называется «бок», на боке (не на «боку») показаны батоксы. Проекция на плоскость КВЛ называется «полуширота», на ней изображены ватерлинии. На всех проекциях принято нос изображать справа, корму - слева.

Горизонтальная проекция - полуширота - выполняется на половину ширины, поскольку почти все суда симметричны относительно ДП. Масштаб зависит от размеров судна и выбирается в пределах от 1:20 до 1:250. Число шпангоутов принято брать равным 21, ватерлиний - 6 - 8, батоксов - 2 - 3.

Такой чертеж используется для расчетов различных качеств судна, зависящих от формы корпуса, для постройки судна его точность недостаточна. В прежние времена по нему строили в специальном помещении - плазе - на полу теоретический чертеж (проекцию «корпус» и оконечности) в натуральную величину (масштаб 1: 1), с изображением всех практических шпангоутов и некоторых других линий, например, границ листов наружной обшивки – стыков и пазов.

На первый взгляд чертеж прост - линий на нем немного. Однако технически он довольно труден, так как необходимо соблюдать высокую точность в согласовании проекций (точки пересечения соответствующих кривых с сеткой на всех проекциях согласовываются с точностью укола иглы при соблюдении хорошей плавности кривых). Еще более сложен сам процесс проектирования формы корпуса, требующий высокой квалификации проектанта. Еще лет 50 назад было немало специалистов, считавших эту работу искусством, и лишь в последние годы применение компьютеров позволяет заметно облегчить, как теперь выражаются, «генерирование теоретического чертежа», вплоть до вычерчивания его на графопостроителе.