Вибір форми кінцевих частин судна

Форма носової кінцевої частини характеризується формою носових гілок вантажної ватерлінії, формою носових шпангоутів і формою форштевня.

З точки зору зменшення опору води рухові судна застосовують слідуючи форми носових гілок в межах носового загострення:

Якщо Fr < 0,16 – опуклі;

Fr = 0,16 – 0,19 – прямі або злегка опуклі;

Fr = 0,19 – 0,22 – угнуті або прямі;

Fr = 0,22 – 0,32 – помірно угнуті;

Fr > 0,32 – прямі.

Форма гілок вантажної ватерлінії обумовлена кутом притикання її до ДП.

На повних тихохідних суднах кут y_н декілька зростає. Кут входу вантажної ватерлінії y_н в воду (рис.7.3, 7.4). і форма носових шпангоутів у підводній частині судна пов’язані між собою.

Рис. 7.3. Форма носової гілки вантажної ватерлінії: а – опукла, б – пряма, в – угнута

V -подібні шпангоути добре узгоджуються з опуклими і прямими ватерлініями (рис. 7.5).

U -подібні – з угнутими ватерлініями.

З точки зору зменшення опору кращі результати для транспортних суден можна одержати застосовуючи U -подібні шпангоути.

При плаванні в середніх умовах океану краще застосовувати зменшені U -подібні шпангоути.

При плаванні суден в басейнах з особливо несприятливими умовами застосовуються помірно V -подібні шпангоути. У надводній частині носової кінцевості шпангоути повинні мати достатній розвал для зменшення заливаності, амплітуди хитавиці (кільової) і збільшення площі палуби для розміщення якірно – швартовних пристроїв. Розвал повинен починатися не дуже близько від КВЛ, щоб при вході в хвилю вона зберігала достатню загостреність.

Рис.7.4. Кути загострення вантажних ватерліній y_н = f (Fr)

Рис. 7.5. Форма носових шпангоутів

На сучасних суднах форштевень вище КВЛ має нахил 15°–30° від вертикалі. У підводній своїй частині форштевні мають різноманітну форму в залежності від призначення судна (рис.7.6): 1 – прямий похилий форштевень технологічний, дозволяє загострити ватерлінії вище КВЛ. Під час кільової хитавиці в воду входять великі об’єми судна, зменшуючи амплітуду і підвищуючи безпечність, так як при зіткненні суден пробоїна буде вище КВЛ.

Рис.7.6. Різноманітні форми форштевнів.

2 – підрізаний ніс застосовується для зменшення змоченої площі ДП в носовій частині корпусу, що сприятливо позначається керованості промислових суден при швидкості 3 – 4 вузли з тралом.

3 – американський тип форштевня; він в підводній частині вертикальний і пом’якшує гідродинамічні удари.

4 – форштевень криголама – забезпечує підйом судна носовою кінцевою частиною на кригу та подавлення її.

5 – бульбоподібний ніс зменшує хвильовий опір.

6 – форштевень циліндричного носу дозволяє забезпечити плавне сполучення носової кінцевої частини з циліндричною вставкою корпусу рис.7.7.

Носові бульби (рис.7.8), як вказано вище, влаштовуються на суднах для зменшення хвильового опору. Головними характеристиками бульбів є їх форми та розміри.

Рис. 7.7. Циліндричний ніс і сполучення його з циліндричною вставкою

Характеристиками носового бульба є:

L _б – відстань від носового перпендикуляру до передньої точки бульба.

– відносна довжина бульба;

B _б – найбільша ширина бульба; – відносна ширина бульба;

Н _б – найбільша висота бульба, як правило, Н _б = Т;

Н _mб – висота передньої точки бульба від основної площини ;

y_б – кут підйому нижньої кромки бульба;

– коефіцієнт бульбоподібності; W_Ä – площа мідель-шпангоута.

Рис.7.8. До визначення характеристик носового бульба

Статистичне узагальнення експериментальних досліджень дають таку залежність відносних елементів бульба від чисел Фруда:

0,17 < Fr < 0,21 l _б = 0,051 – 0,015 Fr ± 0,006;

0,24 < Fr < 0,265 l _б = 0,102 – 0,3 Fr ± 0,006;

0,275 < Fr < 0,32 l _б = 0,051 – 0,116 Fr ± 0,006.

Найбільший виграш – біля 13 – 16 % у зменшенні хвильового опору досягається, якщо f _б =15–16 % і Fr = 0,3, але на практиці використовують значно менші бульби з f _б =5–6 %, що забезпечує D R = 5–8 %. Пояснюється це тим, що дуже розвинуті бульби незручні в експлуатації – ускладнюють маневрування суден, їх швартування і відхід від причалу, небезпечними вони є і для суден, що знаходяться поблизу.

Fr < 0,2 ;

Fr > 0,24 f _б = 0,017 + (1,89Fr – 0,311)²;

y_б = 34 – 105Fr, град.

Виконані дослідження впливу носового бульба на опір приведені на рис.7.9 в залежності від величини

;

Рис. 7.9. Зміна коефіцієнта залишкового опору.

Форма кормової кінцевої частини характеризується формою ахтерштевня в надводній та підводній частинах, формою кормової гілки КВЛ, батоксів та шпангоутів.

На морських суднах знайшли застосування еліптична, крейсерська та транцева корма, а також їх модифікації.

На початку ХХ століття судна будувались виключно з еліптичною кормою яка повністю знаходилась над водою. Пізніше вона була витіснена крейсерською кормою. Застосування крейсерської корми дозволяє подовжити й загострити КВЛ і зменшити опір форми. Подовження КВЛ при числах Фруда Fr > 0,24 зменшує і хвильовий опір. Виграш від застосування крейсерської корми оцінюється приблизно 2–4 % у відношенні до потужності головного двигуна.

Останнім часом спочатку на швидкісних суднах почали застосовувати транцеву корму з обтіканням по батоксам. Крейсерська корма обтікає по ватерлініям і батоксам і струмені води залишають корпус під значним кутом до горизонту, що викликає підйом хвилі за кормою з додатковою витратою на це потужності головного двигуна. При транцевій кормі цей кут значно менше і відповідно зменшується витрата потужності.

Шпангоути на одногвинтових суднах з кормовим розташуванням машинного відділення застосовують U -подібної форми. Така форма шпангоутів дозволяє скоротити довжину машинного відділення за рахунок поширення другого дна і наближення головного двигуна до ахтерпікової перебірки.

На двохгвинтових суднах застосовують V -подібні шпангоути.

Форма кільової лінії в поздовжньому напрямку:

- пряма горизонтальна в переважній більшості транспортних суден;

- пряма нахилена в бік корми покращує керованість промислових суден і буксирів на малій швидкості ходу (при траленні та буксируванні);

- пряма нахилена в бік носу застосовується на швидкохідних катерах для зменшення опору;

- ламана – на торпедних катерах і скутерах з утворенням реданів.

Форма кільової лінії в поперечному напрямку може бути горизонтальною або мати підйом до бортів для поліпшення відкачування рідини з днищевих цистерн.

Рис.7.10. Форми кормової кінцевої частини: а – еліптична корма закритого типу; б – крейсерська корма відкритого типу; в – транцева корма відкритого типу

Форма палубної лінії в поздовжньому напрямку:

- горизонтальна при транспортуванні палубного вантажу;

- з сідлуватістю для зменшення заливаності палуби через ніс та борти;

- з уступом на квартердечних суднах для збільшення місткості і покращення умов удиферентування.

Форма палубної лінії в поперечному напрямку:

- з поперечним вигином для стікання води до бортів;

- горизонтальна для зручності розташування палубного вантажу.

Форма шпангоутів в районі міделя:

- прямолінійні вертикальні з округленнями на скулі найбільш поширені на транспортних суднах;

- прямолінійні, похилі для збільшення моменту інерції площі ватерлінії при збільшенні осадки, застосуються на лісовозах;

- спрощеної форми з зламами застосовуються на плавучих ремонтних базах або стояночних суднах для зменшення будівельної вартості.

Контрольні запитання

1. Яке призначення циліндричної вставки на суднах?

2. Для чого на суднах з числом Фруда більше 0,3 найбільш повний шпангоут зміщується до корми від міделя?

3. Для чого центр величини зміщується до носа або корми від міделя?

4. Чому на деяких суднах утворюють бульбоподібний або циліндричний ніс?

5. Яку форму батоксів мають судна з транцевою і крейсерською кормою?

6. Яку форму має кормова гілка КВЛ у судна з крейсерською і транцевою кормою?

7. Чому у деяких буксирів і промислових суден роблять конструктивний диферент?

Дата добавления: 2014-01-07