Величко С.В. Устройство и живучесть корабля
Подождите немного. Документ загружается.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Технологический институт
Федерального государственного образовательного учреждения высшего
профессионального образования
«Южный федеральный университет»
С.В. Величко
Устройство и живучесть корабля
Таганрог 2009
1
Содержание
Глава 1. МОРЕХОДНЫЕ КАЧЕСТВА КОРАБЛЯ ...................................3
1.1 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ГЕОМЕТРИИ КОРАБЛЯ..............3
Теоретический чертеж корпуса корабля ....................................................3
Главные размеры (размерения) корабля ....................................................5
Соотношение главных размеров и коэффициенты теоретического
чертежа..........................................................................................................7
Посадка корабля ...........................................................................................8
Кривые элементов теоретического чертежа ............................................10
1.2. ПЛАВУЧЕСТЬ КОРАБЛЯ .............................................................12
Условия и уравнения равновесия корабля ...............................................12
Водоизмещения корабля............................................................................14
Запас плавучести ........................................................................................15
Изменение средней осадки корабля от приёма и расходования грузов 16
1.3. ОСТОЙЧИВОСТЬ КОРАБЛЯ........................................................18
Начальная остойчивость корабля .............................................................18
Изменение посадки и остойчивости корабля при перемещении, приеме
и расходовании грузов...............................................................................22
Понятие об остойчивости корабля на больших углах наклонения........26
Основные мероприятия по сохранению остойчивости корабля в
процессе эксплуатации ..............................................................................30
1.4. НЕПОТОПЛЯЕМОСТЬ КОРАБЛЯ...............................................31
1.5. ХОДКОСТЬ КОРАБЛЯ ..................................................................35
1.6. УПРАВЛЯЕМОСТЬ КОРАБЛЯ.....................................................38
1.7. КАЧКА КОРАБЛЯ. УСПОКОИТЕЛИ КАЧКИ ...........................41
Глава 2. УСТРОЙСТВО НАДВОДНОГО КОРАБЛЯ.............................45
2.1. ПОНЯТИЕ О ПРОЧНОСТИ КОРПУСА КОРАБЛЯ....................45
2.2.ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КОРПУСА КОРАБЛЯ...........49
2.3. КОНСТРУКЦИЯ КОРПУСА КОРАБЛЯ ......................................50
Составные части корпуса корабля и их общая характеристика.............50
Понятие о корабельном перекрытии и системах набора корпуса..........54
Конструкция корпуса корабля по поперечной системе набора .............57
Конструкция поперечных переборок, оконечностей и фундаментов под
механизмы...................................................................................................66
2.4. СВЕДЕНИЯ ПО КОРАБЕЛЬНЫМ СИСТЕМАМ........................72
2.5. СВЕДЕНИЯ ПО КОРАБЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВАМ.................79
2.6. ОБЩЕЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ ТС НА КОРАБЛЕ...........................84
Глава 3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ КОРАБЛЕЙ....................89
2
3.1. РАЗМЕЩЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК НА НК .. 89
3.2. СХЕМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ............................ 91
Составные части и принцип действия котлотурбинной энергетической
установки.................................................................................................... 93
Составные части и принцип действия газотурбинных установок......... 96
Составные части и принцип действия дизельной энергетической
установки.................................................................................................... 98
Глава 4. ЖИВУЧЕСТЬ НАДВОДНОГО КОРАБЛЯ............................. 100
4.1. БОРЬБА ЗА ЖИВУЧЕСТЬ КОРАБЛЯ ....................................... 100
4.2. ВЗРЫВО- И ПОЖАРОБЕЗОПАСНОСТЬ.................................. 103
Классификация и особенности корабельных пожаров......................... 103
Обеспечение взрыво- и пожаробезопасности корабля......................... 105
Организация борьбы с корабельными пожарами ................................. 106
4.3. БОРЬБА ЗА НЕПОТОПЛЯЕМОСТЬ КОРАБЛЯ....................... 107
Обеспечение непотопляемости корабля ................................................ 107
Средства и способы борьбы с водой на корабле................................... 108
Организация борьбы за непотопляемость ............................................. 111
4.4. ЖИВУЧЕСТЬ ОРУЖИЯ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ......... 112
Обеспечение живучести оружия и технических средств..................... 112
Организация борьбы за живучесть оружия и технических средств.... 113
Глава 5. ПОНЯТИЕ ОБ УСТРОЙСТВЕ ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ ....... 116
5.1. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ КОРПУСА ПОДВОДНОЙ
ЛОДКИ. ПРОЧНЫЙ И ЛЕГКИЙ КОРПУСА ................................... 116
5.2. РАСПОЛОЖЕНИЕ ВООРУЖЕНИЯ И ОСНОВНЫХ
ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ НА ПОДВОДНЫХ ЛОДКАХ............ 119
5.3. НАЗНАЧЕНИЕ ОБЩЕКОР. СИСТЕМ ПЛ ................................ 120
5.4. НАЗНАЧЕНИЕ КОРАБЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ПЛ ................ 125
3
Глава 1. МОРЕХОДНЫЕ КАЧЕСТВА КОРАБЛЯ
Теория судна – наука о равновесии и движении
плавающего судна – включает два основных раздела: статику и
динамику судна. В статике рассматривают мореходные качества
судна: плавучесть, остойчивость и непотопляемость, в динамике
- ходкость, управляемость, качку. Ходкость, в свою очередь,
охватывает два самостоятельных, но взаимосвязанных вопроса:
сопротивление воды движению судна и судовые движители.
1.1 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ГЕОМЕТРИИ КОРАБЛЯ
Теоретический чертеж корпуса корабля
Корпус корабля имеет сложную поверхность двоякой
кривизны, что обеспечивает ему высокие мореходные качества.
Такую поверхность довольно сложно описать аналитически,
поэтому ее изображают графически на специально
предназначенном для этой цели теоретическом чертеже.
Теоретический чертеж выполняется в проекциях на три
главные взаимно перпендикулярные плоскости (рис. 1.1):
0
ОП
ДП
Х
Y
Z
Рис. 1.1. Главные плоскости теоретического чертежа
4
– диаметральную плоскость (ДП) – продольную плоскость
симметрии корпуса;
– плоскость мидель-шпангоута или миделя (¤) –
поперечно-вертикальную плоскость, расположенную посредине
расчетной длины корпуса;
– основную плоскость (ОП) – горизонтальную плоскость,
проходящую в днищевой части теоретической поверхности
корпуса.
За начало системы координат (х, у, z), связанной с
кораблем, принята точка пересечения трех главных плоскостей
проекций.
Для построения теоретического чертежа корпуса корабля
проводят плоскости, параллельные главным плоскостям
проекций, а линии, полученные от пересечения этих плоскостей
с теоретической поверхностью корпуса, проецируют на
плоскости проекций (рис. 1.2).
Рис.1.2.Теоретический чертеж корпуса корабля.
При этом линии, полученные от пересечения
теоретической поверхности корпуса с плоскостями,
параллельными ОП, называются теоретическими ватерлиниями
(ВЛ). Обычно изображают 10-15 теоретических ВЛ. Основная
плоскость считается нулевой ВЛ, а ватерлиния, совпадающая с
5
поверхностью спокойной воды при нормальном водоизмещении
корабля, называется конструктивной ватерлинией (КВЛ).
Линии пересечения теоретической поверхности корпуса с
плоскостями, параллельными плоскости миделя, называются
теоретическими шпангоутами. Ввиду симметричности корпуса
на правой половине плоскости миделя изображаются носовые
шпангоуты, а на левой - кормовые, считая от миделя. Общее
число теоретических шпангоутов 21 (от 0 до 20). Мидель-
шпангоут имеет номер 10.
Линии пересечения теоретической поверхности корпуса с
плоскостями, параллельными ДП, называются батоксами.
Количество батоксов 3 - 4 на борт, отсчет ведется от ДП.
Совокупность проекций теоретических ватерлиний,
шпангоутов и батоксов на плоскости проекций называется: на
ДП - боком, на ОП - полуширотой, на плоскость миделя -
корпусом теоретического чертежа.
Теоретический чертеж обеспечивает наглядное
изображение обводов корпуса и является основным источником
информации о корпусе корабля. С его помощью производятся
все расчеты по мореходным качествам, определяются объемы
отсеков, цистерн и других корабельных помещений,
изготовляются чертежи общего расположения механизмов и
рабочие чертежи. По теоретическому чертежу в масштабе
изготовляется модель корпуса корабля для проведения
испытаний в бассейнах.
При постройке корабля на основе теоретического чертежа
производится разметка элементов корпуса на плазе и
обеспечивается контроль за правильностью сборки корпуса.
Главные размеры (размерения) корабля
Прежде чем рассматривать главные размеры, объясним
понятия "форштевень", "ахтерштевень", "носовой и кормовой
перпендикуляры" (рис. 1.3).
6
Рис. 1.3. Главные размерения корабля
Конструктивно нос и корма корабля заканчиваются
штевнями. При этом носовой штевень называется форштевнем,
кормовой - ахтерштевнем. Перпендикуляры к основной
плоскости, проведенные в ДП через точки пересечения штевней
с плоскостью КВЛ, называются соответственно носовым и
кормовым перпендикулярами (НП, КП).
Главные размеры корабля - длина, ширина, осадка и
высота борта - измеряются параллельно главным плоскостям
проекций и наряду с теоретическим чертежом имеют важное
значение для характеристики его величины. Их принято
разделять на две группы:
- размеры, не связанные с положением корабля
относительно: поверхности воды (чисто конструктивные
размеры);
- размеры, связанные с этим положением и
характеризующие деление корпуса корабля на надводную и
подводную части (от КВЛ).
7
К первой группе главных размеров относятся: L
нб
(наибольшая длина) - расстояние между перпендикулярами к
ОП, опущенными из крайних точек штевней;
- B
нб
(наибольшая ширина) - расстояние между
плоскостями батоксов, касательными к корпусу корабля;
- H
нб
(высота борта) - расстояние от ОП до линии
пересечения верхней палубы и борта, измеренное на миделе. Во
вторую группу главных размеров корабля входят:
- L
квл
(длина по КВЛ) - расстояние между носовым и
кормовым перпендикулярами;
- В
квл
(ширина по КВЛ) - расстояние между плоскостями
батоксов, касательными к КВЛ;
- Т
квл
(средняя осадка) - расстояние между ОП и
плоскостью КВЛ;
- F
б
(высота надводного борта при миделе) - разность
между высотой борта и средней осадкой.
Главные размеры первой группы являются габаритными
размерами корабля. Они необходимы для оценки возможности
прохода корабля в узостях и шлюзах, по мелководному
фарватеру, при швартовках, постановке в док и в других случаях.
Размерами второй группы можно характеризовать
корабль,. имеющий любую осадку, при этом размеры L, В и Т
обозначаются без индексов.
Главные размеры на теоретическом чертеже относятся к
теоретической поверхности корпуса корабля, т. е. не включают
толщину обшивки корпуса и выступающие части.
Соотношение главных размеров и коэффициенты
теоретического чертежа
Указанные соотношения и коэффициенты позволяют
приближенно оценивать форму корпуса корабля и устанавливать
закономерности ее влияния на мореходные и эксплуатационные
качества корабля.
Наиболее часто употребляются следующие соотношения
главных размеров корабля: L/B, L/T, В/Т, L/H
б
, H
б
/T. Например,
отношение L/B влияет на ходкость, устойчивость на курсе и
8
поворотливость. Чем больше это отношение, тем лучше ходкость
и устойчивость на курсе, но хуже поворотливость. Чем больше
отношение В/Т, тем лучше остойчивость корабля, но качка при
этом становится более резкой и ходкость корабля ухудшается.
При увеличении Н/Т улучшается непотопляемость.
Коэффициенты теоретического чертежа характеризуют
полноту формы подводной части корпуса корабля и его
мореходные качества. Основными коэффициентами
теоретического чертежа являются:
- коэффициент полноты конструктивной ватерлинии
α=S/(LB), (1.1)
где S - площадь конструктивной ватерлинии;
α=0,69-0,75;
- коэффициент полноты мидель-шпангоута
β=ω/(ВТ), (1.2)
где ω - погруженная площадь мидель-шпангоута;
- коэффициент полноты водоизмещения (общей полноты)
δ=V/(LBT), (1.3)
где V - объем подводной части корпуса (объемное
водоизмещение);
Посадка корабля
Посадка корабля определяет его положение относительно
поверхности спокойной воды (рис. 1.4).
Основными параметрами посадки корабля являются
средняя осадка, дифферент и крен. Средняя осадка Т
рассчитывается по формуле :
Т=(Т
н
+Т
к
)/2, (1.4)
где Т
н
- осадка носом, Т
к
- осадка кормой,
В процессе плавания Т
н
и Т
к
определяются по маркам
углублений (осадок), которые представляют собой белые
горизонтальные полосы и цифры, нанесенные на корпус корабля
с обоих бортов в районе штевней и показывающие расстояние от
основной до нижней кромки цифры, высота цифр и расстояние
9
между ними (по перпендикуляру к ОП) равны одному дециметру
(рис. 1.4, а).
T
H
T
T
K
T
H
T
T
K
T
1
B
φ
1
Л
∆
T
1
Л
1
B
θ
Рис.1.4. Посадка корабля
Марки углублений дают возможность судить о некоторых
тактико-технических характеристиках корабля, поэтому на
военных кораблях иногда применяют кодирование системы их
представления. Расшифровка истинных значений осадок носом и
кормой производится в соответствии с корабельными
инструкциями.
Дифферент характеризует наклонение корабля
относительно поперечной оси и может выражаться в линейных и
угловых величинах. Линейная величина дифферента ()
определяется как разность осадок носом и кормой (рис. 1.4, б):
∆
=Т
н
-Т
к
(1.5)
При этом если Т
н
>Т
к
, дифферент на нос, если Т
н
<Т
к
,
дифферент на корму, если Т
н
=Т
к
, то говорят, что «корабль сидит
на ровном киле».
Угловая величина дифферента (
Ψ
) определяется по
дифферентометру или рассчитывается по формуле
tg
Ψ
=(
∆
/L), (1.6)
где
Ψ
и
∆
>0 при дифференте на нос.