Плавучесть судна

1. Плавучесть судна

2.

Плавучестью называют способность судна
держаться в равновесном положении относительно
поверхности воды при заданной загрузке.
На судно, как на плавучее тело, постоянно
действуют две категории сил, сила тяжести (вес
судна) и сила давления воды (Архимедовы силы –
силы поддержания).
Равнодействующая сил тяжести, которая
представляет собой сумму сил тяжести и всех
элементов судна, определяет вес судна Р.
Сила веса при любых положениях судна всегда
направлена вертикально вниз.
Точка приложения силы веса, расположенная в
центре масс судна, называется центром тяжести
судна и обозначается буквой G.

3.

Равнодействующая сил давления воды является
результирующей всех сил, возникающих вследствие
давления воды на поверхность корпуса судна.
Вертикальная составляющая этой результирующей
силы, направленная вверх, называется силой
плавучести или силой поддержания D.
Точка приложения силы плавучести
называется центром величины судна.
Эта точка обозначается буквой С и находится
в центре тяжести подводной части корпуса.
Горизонтальные составляющие сил давления воды
определяют силу сжатия корпуса судна.

4.

Силы, действующие на судно
d – элементарные поверхностные силы
гидростатического давления, действующие на
погруженную часть корпуса судна, направленные по
нормали к поверхности корпуса судна;
D – сила поддержания; Р – равнодействующая сил веса;
т. G – центр тяжести; т. С – центр величины.

5. Силы гидростатического давления нормальны к смоченной поверхности корпуса судна

Сила
плавучести
(поддержания)
z
Л
В
D=gV
С
y
т. С (xc,yc,zc)
- Центр величиныцентр погруженного объема
Гидростатическое
давление
5

6.

Объемным водоизмещением V называется объем
погруженной части корпуса, выраженный в кубических
метрах. Объемное водоизмещение служит мерой
плавучести, а вес вытесняемой им воды называется
• весовым водоизмещением P, измеряется в
килоньютонах (кН),
• массовое водоизмещение М, измеряется в тоннах
(т).
По закону Архимеда вес плавающего тела равен весу
объема жидкости, вытесненной этим телом,
D = Р = γ ∙V
Это – основное уравнение плавучести.
где γ — удельный вес забортной воды, кН/м3,
Массовое водоизмещение
М = ρ ∙V
где ρ - плотность забортной воды, принимаемая в
расчетах равной 1,000 т/м3 для пресной воды и 1,025
т/м3 - для морской воды.

7. Силы, действующие на судно

z
В
zG
G yG
P
yC
gV
Л
C
zC
y
7

8.

Посадкой называется равновесное положение судна
относительно спокойной поверхности воды и определяется
параметрами:
• крен,
• дифферент,
• средняя осадка.
Посадка судна, при которой плоскость мидель-шпангоута и
ДП вертикальны называется прямой. Судно, имеющее такую
посадку, принято называть сидящим прямо и на ровный киль.
В этом случае, xC = xG

9.

Если ДП наклонена на некоторый угол по
отношению к вертикальной плоскости, то таким
параметром будет угол θ, который называют углом
крена.

10.

Если плоскость мидель-шпангоута наклонена на
некоторый угол по отношению к вертикальной
плоскости, то таким параметром будет ψ,
называемый углом дифферента.

11.

В этих случаях, из рассмотрения треугольников
AGC (а) и BGC (б) и соблюдения условия
расположения т.G и т.C на одной вертикали,
уравнения плавучести (равновесного положения в
воде запишутся в виде:
xG = xC
yG = yC
yC – yG = (zG – zC)∙tgθ
xC – xG = (zG – zC)∙tgψ

12.

Из теоретической механики известно, что для равновесия тела, на
которое действуют две силы, необходимо и достаточно, чтобы
равнодействующие этих сил были равны по величине и направлены
по одной прямой в противоположные стороны. На основании этого
правила для равновесия судна необходимо и достаточно, чтобы
сила плавучести равнялась весу судна и центр тяжести и центр
величины лежали на одной вертикали.
Для обеспечения безопасности плавания судно должно обладать
определённой потенциальной плавучестью – запасом плавучести,
характеризуемой величиной непроницаемого для воды объёма
корпуса, расположенного выше действующей ватерлинии.

13.

Запасом плавучести называют отношение объема
надводной части водонепроницаемого корпуса к объемному
водоизмещению. Или иначе, запас водоизмещения определяет
массу дополнительного груза которую можно принять, доводя
осадку судна до высоты борта.
Высота надводного борта – расстояние от верхней кромки
палубной линий до верхней кромки линии предельной осадки,
измеренное отвесно по борту в миделевом сечении.
Палубой надводного борта, от которой измеряется его
высота является палуба основного корпуса, до которой
доведены водонепроницаемые переборки.
При установлении минимальной высоты надводного борта,
кроме запаса плавучести, учитывают и такие свойства судна,
как прочность, заливаемость и другие, обеспечивающие
безопасность плавания.

14.

Закрытыми отверстиями при назначении высоты
надводного борта считают:
• все люки, шахты, лазы, двери, горловины и другие
отверстия, снабженные прочными, водонепроницаемыми
закрытиями;
• глухие иллюминаторы;
• створчатые иллюминаторы с постоянно навешенными
штормовыми крышками.
Сохранение запаса плавучести и его конструктивное
обеспечение имеют жизненно-важное значение для всякого
судна.
Строгое соблюдение правил требует чёткого отражения
установленной высоты надводного борта, а следовательно,
специального её обозначения на борту судна. Такой знак
наносят на обоих бортах судна в районе миделя и называют
грузовой маркой.

15.

Назначенный судну надводный борт фиксируется путём
нанесения на каждом борту судна:
• отметки палубной линии,
• знака грузовой марки и
• марок углубления,
отмечающих наибольшие осадки, до которых судно
может быть максимально нагружено при различных
условиях плавания.
Грузовая марка, соответствующая сезону, не должна
быть погружена в воду на протяжении всего периода от
момента выхода из порта до прихода в следующий порт.
Судам, на борта которых нанесены грузовые марки,
выдаётся Международное свидетельство о грузовой марке
на срок не более чем на 5 лет.

16.

ГРУЗОВАЯ МАРКА

17.

ГРУЗОВАЯ МАРКА
Применяются следующие грузовые марки:
- летняя грузовая марка – Л (S);
- зимняя грузовая марка – З (W);
- зимняя грузовая марка для Северной Атлантики – ЗСА
(WNA);
- тропическая грузовая марка – T (T);
- грузовая марка для пресной воды – П (F);
- тропическая марка для пресной воды – ТП (TF).
Обозначение организации, назначившей грузовую марку,
наносится над горизонтальной линией, проходящей через
центр кольца знака (диск Плимсоля). Обозначение
Регистра судоходства Российской федерации – РС.
Различают грузовые марки для лесовозов, пассажирских и
парусных судов.

18.

ГРУЗОВАЯ МАРКА
Диск с горизонтальной полосой называется диском Плимсоля, в
честь того, что Самуэль Плимсоль очень много сделал для
внедрения грузовой марки.
Над горизонтальной полосой у краёв наносятся символы того
классификационного общества, под наблюдением которого
находится судно Р - С - Регистр судоходства, L - R - Ллойд регистр.
В озёрных условиях плавания допускается загружать судно по
верхнюю кромку горизонтальной полосы диска, обозначенную «О».
Для того, чтобы можно было учесть конкретные условия
плавания, в нос от диска наносят «гребёнку» вертикальную полосу с
отходящими от неё горизонтальными полосами - марками
допустимых осадок в различных условиях плавания.
Грузовые марки этому судну разрешается плавать в бассейнах
разряда «Р» и «Л» с увеличенными осадками.
Для судов, выходящих в прибрежные морские районы с соленой
водой, устанавливается марка с пониженной осадкой «М».

19.

ГРУЗОВАЯ МАРКА И МАРКИ УГЛУБЛЕНИЯ
Марки углубления предназначены для определения
осадки судна, наносятся на наружной обшивке обоих
бортов судна в районе форштевня, ахтерштевня и на
мидель-шпангоуте.
Марки углубления отмечаются арабскими цифрами
высотой 10 см (расстояние между основаниями цифр
также 10 см) и определяют расстояние от действующей
ватерлинии до нижней кромки горизонтального киля.
До 1969 года марки углубления на левом борту
наносили римскими цифрами, высота которых равнялась
6 дюймам. Расстояние между основаниями цифр равно 1
футу (1 фут = 12 дюймам = 30, 48 см; 1 дюйм = 2,54 см).

20.

Вычисление весового (массового) водоизмещения судна с грузом
Для определения водоизмещения судна, которое является
исходной величиной при расчетах плавучести, составляют таблицу
нагрузки масс судна:
• Мкорп — масса корпуса, в которую входят сам корпус,
оборудование судовых помещений, судовые устройства и системы,
электрооборудование, средства связи и управления, инвентарь и
снабжение;
• Mмех — масса механизмов, включающая главные двигатели,
валопроводы и винты, вспомогательные механизмы и трубопроводы
МКО, запасные части и машинный инвентарь.
• Mгр — масса груза и пассажиров с багажом и запасами для
пассажиров (провизия, питьевая и мытьевая вода);
• Mзап — масса запасов топлива и смазочного масла;
• Mэк — масса экипажа с багажом и запасами для экипажа
(провизия, питьевая и мытьевая вода).
Сумма всех составляющих σ