Мореходные качества и обитаемость судна

Раздел 1. Основы проектирования и расчёта общесудовых систем

Тема 1.1. Назначение и классификация общесудовых систем.

Мореходные качества и обитаемость судна

Мореходные качества судна – это качества, определяющие способность судна безопасно совершать плавание, сохраняя живучесть в случае повреждения.

К мореходным качествам относятся:

Плавучесть – способность судна плавать при заданной нагрузке в заданном положении относительно поверхности воды.

Положение судна относительно поверхности воды называется посадкой. Посадка характеризуется тремя величинами: средней осадкой Т_ср, углом крена q и углом дифферента f (рис. 1.1.1).

Рис. 1.1.1. Посадка судна

Если q = 0, то говорят, что судно сидит прямо, если f = 0 - судно сидит на ровный киль.

Необходимым условием плавания судна в равновесии является равенство силы тяжести и выталкивающей силы (силы Архимеда):

, (1.1.1)

где m – масса судна, V – объёмное водоизмещение (объём погружённой части судна). Выражение (1.1.1.) – уравнение плавучести.

D = P_пор. + DW, где Р_пор. – водоизмещение порожнем (собственная масса судна), DW – дедвейт судна (грузоподьёмность), включающий в себя все массы, не входящие в водоизмещение судна порожнем DW = P_гр. + Р_зап.. + P_эк..

Сила тяжести, как известно, приложена к центру тяжести (ЦТ) судна, а сила Архимеда – к геометрическому центру погружённого объёма, называемому центром величины (ЦВ).

Для плавания прямо и на ровный киль необходимо, чтобы векторы сил Архимеда и тяжести находились на одной вертикали, то есть должны выполняться следующие условия для координат ЦТ и ЦВ:

(1.1.2)

(1.1.3)

Так как ЦВ лежит в диаметральной плоскости (ДП) судна, (1.1.3) принимает вид:

Объём водонепроницаемых отсеков выше ватерлинии называется запасом плавучести.

Остойчивость – способность судна, выведенного из положения равновесия (получившего крен или дифферент) под воздействием внешних сил, возвращаться в исходное положение по окончании этого воздействия.

Остойчивость при крене называется поперечной, при дифференте – продольной.

Рис. 1.1.2. Поперечная остойчивость

При крене (рис. 1.1.2) ЦВ смещается из положения C₀ в положение C₁. На пересечении линии действия силы Архимеда с ДП находится так называемый метацентр М. По своему смыслу метацентр – это предельное положение ЦТ, при котором судно ещё сохраняет остойчивость. Таким образом, судно обладает остойчивостью, только если ЦТ G расположен ниже метацентра М.

Расстояние межу М и G называется метацентрической высотой.

Непотопляемость – способность судна оставаться на плаву и не опрокидываться в условиях затопления водой одного или нескольких отсеков. Таким образом, требование непотопляемости - сохранение остойчивости до полного исчерпания запаса плавучести.

Ходкость – способность судна двигаться с заданной скоростью при эффективном использовании мощности энергетической установки.

Качка – колебания судна под действием волн и других периодических сил. Характеризуется амплитудой и периодом.

Управляемость – способность судна по мере необходимости изменять или сохранять курс.

Обитаемость судна – это комплексная характеристика судна, показывающая степень приспособленности его к жизнедеятельности человека в условиях плавания.

Элементы обитаемости: размеры помещений, расположение оборудования, микроклимат, обеспечение бытовых нужд, а так же показатели качки, вибрации и шума.

Для обеспечения упомянутых качеств в процессе эксплуатации судов приходится решать следующие задачи:

- обеспечение приёма и перекачивания жидкого балласта для спрямления крена и дифферента и замещения переменных грузов,

- откачивание воды из затопленных помещений в ходе борьбы за непотопляемость,

- поддержание необходимых параметров воздушной среды,

- обеспечение санитарно-бытовых нужд (подача воды и удаление продуктов жизнедеятельности личного состава),

- борьба с пожарами.

Перечисленные задачи решаются посредством общесудовых систем.