Непотопляемость судна. Категории затопленных отсеков

Непотопляемость — способность судна оставаться на плаву и не опрокидываться при повреждении его корпуса и затоплении одного или нескольких отсеков. Также — раздел теории корабля, изучающий это мореходное качество.

Требования непотопляемости

Для обеспечения непотопляемости недостаточно сохранять положительную плавучесть. Судно должно еще плавать не опрокидываясь, иначе возможно потопление даже при положительной плавучести. Поэтому требованием непотопляемости является сохранение остойчивости до полного исчерпания запаса плавучести. Практически это означает, что допускается некоторое снижение плавучести, если оно позволяет сохранить остойчивость и посадку.

В практике судовождения непотопляемость — это способность судна при определенном повреждении отвечать требованиям классификационного общества в отношении плавучести и остойчивости. Например: неуменьшение поперечной метацентрический высоты ниже 0,3 м, сохранение 35 % запаса плавучести и крена не более 2° при нарушении водонепроницаемости любого отсека. Наиболее строгие требования предъявляются к непотопляемости пассажирских судов.

Категории затопленных отсеков. Затопленные отсеки судна в зависимости от характера затопления подразделяются на сле­дующие основные категории (рис. 16):

отсеки первой категории, затопленные полностью, независимо от того, имеют ли они сообщение с забортной водой или не имеют (рис. 16,а);

отсеки второй категории, затопленные частично и не имеющие сообщения с забортной водой (рис. 16,б);

отсеки третьей категории, затопленные частично и имеющие сообщение с забортной водой через пробоину; при этом уровень воды в затопленных отсеках совпадает с ватерлинией поврежден­ного судна (рис. 1б,в).

Категории затопления могут переходить из одной в другую. Например, при изменении посадки судна отсек первой категории (сообщающийся с забортной водой) может стать отсеком третьей категории и наоборот; при заделке пробоины отсек третьей кате­гории становится отсеком второй категории.

12. Силы, действующие на движущее судно. Составляющие сопротивления движению судна и их соотношение для судов разных типов.

1. Силы, действующие на движущее судно:

Поддержание судна обеспечивается за счет гидростатических (архимедовых) сил. При движении с некоторой скоростью судно испытывает силу сопротивления воды R, направленную в сторону, противоположную его движению. На элементарную площадку со стороны жидкости действует элементарная гидродинамическая сила, которая раскладывается на нормальную составляющую (гидродинамическое давление), касательную (касательная напряжения сил трения). Величина силы сопротивления воды зависит от размеров и формы обводов корпуса, состояния его наружной обшивки, условий и режима движения судов.

2. Составляющие сопротивления движению судна и их соотношение для судов разных типов:

А) Сопротивление трения

Величина сопротивления трения зависит от режима течения внутри пограничного слоя, который определяется размерами и степенью шероховатости поверхности подводной части судна и скорости его движения. Расчет сопротивления трения зависит от кривизны судовых обводов, шероховатости судовой поверхности.

-коэффициент влияния кривизны поверхности

где и - сопротивление трения и его коэффициент для объемного тела с криволинейной поверхностью; и - сопротивление трения и его коэффициент для эквивалентной пластины.

- коэффициент надбавки на шероховатость

Сопротивление трения судна вычисляется по формуле:
W,

Где W-смоченная поверхность судна

Б) Сопротивление формы

Сопротивление формы при безотрывном обтекании тел изменяется по законам, свойственным сопротивлению трения. Это дает основание считать, что коэффициент сопротивления формы будет пропорционален коэффициенту турбулентного сопротивления трения плоской пластины:

,

где - коэффициент пропорциональности, величина которого зависит только от формы обводов судов.
В) Вязкостные составляющие сопротивления

Идентичность законов сопротивления трения и формы, наблюдаемые при безотрывном обтекании корпуса судна, позволяет представить коэффициент вязкостного сопротивления в виде:

,

где множитель, постоянный для данного судна и учитывающий влияние формы обводов на величину вязкостных составляющих судна.

Г) Волновое сопротивление

Наиболее резко особенности изменения волнового сопротивления выявляются при рассмотрении кривой коэффициента остаточного сопротивления, которое в основном состоит из волнового сопротивления и сопротивления формы:

Д) Сопротивление выступающих частей корпуса судна

Коэффициент надбавки на сопротивление выступающих частей определяют, как правило, экспериментально, путем сопоставления результатов испытаний модели голого корпуса и корпуса с выступающими частями:

где -коэффициент модели голого корпуса, а , соответственно, модели с выступающими частями.
Е) Воздушное сопротивление

При движении также воздействует воздушная среда. Сопротивление воздуха движению судна представляет собой проекцию на направление движения результирующей аэродинамической силы, действующих на надводную часть судна, составляет обычно небольшую долю полного сопротивления среды.

При выполнении расчетов ходкости судов воздушное сопротивление учитывается в качестве надбавки к коэффициенту полного сопротивления:

1) Глиссирующие суда.

Величина и характер распределения гидродинамической силы, действующей на корпус судна меняется с изменением его скорости. При малой скорости поддержание судна происходит только гидростатической силой. Для минимального сопротивления необходима специфическая форма обводов (плоскокилевая форма днища), колеватая форма носовой части с резковыраженной скуловой линией.

Полное сопротивление:

D D ,

где брызговое сопротивление.

Воздушное сопротивление определяется в аэродинамических трубах

2) суда на подводных крыльях (СПК)

Имеются подводные крылья, обеспечивающие гидродинамическую силу, для полного отрыва от воды. Минимальное сопротивление меньше глиссирующих судов. Суда могут двигаться при волнениях, при небольших колебаниях сопротивления воды. Полное сопротивление:

Сопротивление движению судов происходит по результатам в опытном бассейне. Главная задача- уменьшение сопротивления при движении в режиме выхода на подводные крылья.

Сопротивление движению СПК: + ,

где сопротивление крыльев и стоек

3) Суда на воздушной подушке (СВП).

Это аппараты, использующие влияние близости поверхности воды.

Воздушная подушка воздействует как на поверхность судна, на поверхности воды, под ним. Судно вверх, уровень воды уменьшается, образуется водяная чаша по форме периметра.

Полное сопротивление: + ,

где - гидродинамическая составляющая сопротивления; проекция равнодействующей сил избыточного давления воздуха в подушке под корпусом на направление скорости судна; сила, необходимая для сообщения массе воздуха горизонтальной скорости, равной скорости судна.

4) Экранопланы.

Аэродинамическое качество крыла равняется отношению подъемной силы силе сопротивления. Крылья - это основная несущая сила. Индуктивное сопротивление уменьшают устанавливая на крыльях концевые шайбы.

Сопротивление движению: +