Современное судно как инженерное сооружение

СОВРЕМЕННОЕ СУДНО КАК  ИНЖЕНЕРНОЕ СООРУЖЕНИЕ  
             1.1.   КЛАССИФИКАЦИЯ СУДОВ ПО ПРАВИЛАМ РЕГИСТРА. СИМВОЛЫ КЛАССА  СУДНА.

1. Что такое  класс судна?  
Класс судна — это разряд, к которому относится конкретное судно, согласно правилам классифи-кации и постройки того или. Иного классификационного общества. Класс присваивается (или возобновляется) на определенный срок с выдачей классификационного свидетельства, в котором, удостоверяется, что судно отвечает требованиям, предъявляемым. К его прочности и мореходности.  
В стране юридическим органом технического надзора и классификации гражданских морских судов и плавучих сооружений является Регистр.  
Класс судна записывается в виде символа и различных дополнительных знаков.  
2. Как классифицируют cyдa по Правилам Регистра?  
В соответствии с Правилами Регистра  все суда классифицируют по следующим признакам:  
по назначению — транспортные (пассажирские, грузовые, грузопассажирские). Промысловые (рыбодобывающие, рыбоперерабатывающие), научно-исследовательские (экспедиционные, гидрографические), учебные и cnopтивныe, специальные (лоцманские, плавучие маяки, водолазные, пожарные) судоремонтные (плавучие мастерские, подъемные краны, доки), служебные (ледоколы, буксиры, толкачи, разъездные), спасательные (базы, боты, понтоны, буксиры), технические (грунтовозы, дноуглубители):  
по району плавания - морские (дальнего, неограниченного, прибрежного) и рейдовые; внутреннего плавания (речные, озерные); смешанного плавания (река – море);  
по способу движения — самоходные и несамоходные;  
по типу главного двигателя— теплоходы (двигатель внутреннего сгорания), пароходы (паровая  машина),  турбоходы (паровая турбина), газотурбоходы (газовая турбина), дизель электроходы (электрические   установки, получающие энергию от двигателя внутрен-него сгорания), электроходы (электрические  установки  получающие энергию от турбины), атомоходы (атомная энергетическая установка);  
по способу движения — водоизмещающие, подводные, глиссирующие, на подводных крыльях, на  воздушной подушке;  
по типу движителя,— винтовые, с крыльчатым, водометным или роторным движителем, парусные;  
по материалу корпуса — стальные, из легких сплавов, пластмассовые, деревянные, железобетонные,  композитные;  
по архитектурно-конструктивному типу,— одно - и двухкорпусные, одно- и многопалубные, с  кормовым,  средним и промежуточным расположением машинного отделения;  
по количеству гребных валов — одновальные, двух вальные и т. д.  
3. Что представляет собой символ класса судна?

Основной символ класса судна состоит  из знака звездочки, вписанной в окружность, и проставленных перед ней букв: КМ для самоходного и К — для несамоходного судна. Дополнительные знаки отражают:  
категорию ледовых усилений— УЛА, УЛ, Л1, Л2, ЛЗ и Л4; степень обеспечения непотопляемости — заклю-ченные в квадрат цифры 1, 2 и 3; повышенную противо-пожарную защиту — F; ограничении по району плава-ния — I, II, IIСП и III; знак автоматизации судовой энергетической установки (СЭУ) — Al, A2 или A3; назначение судна — слова «буксир», «танкер» и т. д., если судно нефтеналивное, то к символу о его назначении добавляется значение (цифра температуры вспышки перевозимого нефтепродукта); оборудование судна атомной энергетической установкой – знаком атома (атомное ядро в центре двух пересекающихся электронных орбит).  

4. Что представляют собой  знаки категорий ледового усиления?  
     В зависимости от применяемой категории ледового усиления к основному символу класса добавляют знаки, указанные в п.3. Означают они следующее: УЛА – судно может плавать в летне-осенний период  навигации во всех районах мирового океана; УЛ – в летне-осенний период в Арктике в легких условиях и круглогодично в замерзающих неарктических морях;  Л1 – в летний период навигации в Арктике и круглогодично в замерзающих неарктических морях; Л2, Л3 – в мелкобитом разряженном льду неарктических морей.  
     Ледоколам к основному символу класса добавляют знак ЛЛ1, ЛЛ2, ЛЛ3 или ЛЛ4 в зависимости от мощности СЭУ и условий плавания: ЛЛ1 – выполнение всех видов ледокольных работ в течение всего года (суммарная мощность на гребных валах 47000 кВт и более); ЛЛ2 – в летний период и только по прибрежным трассам  в зимний (мощность на гребных валах от 22000 до 47000 кВт); ЛЛ3 – в неарктических замерзающих морях и в устьевых участках рек, впадающих в арктические моря, а также в арктических морях, но только по прибрежным трассам  совместно с ледоколами высших категорий (мощность на гребных валах от 11000 до 22000 кВт); ЛЛ4 – в портовых и предпортовых акваториях, а также в замерзающих морях совместно с ледоколами высших категорий (мощность на гребных валах менее 11000 кВт).

5. Что показывает знак  степени обеспечения непотопляемости?  
     Если корпус судна разделен на отсеки, то к основному символу класса судна добавляют один из знаков 1, 2, 3, (цифра заключена в прямоугольник). Эта цифра показывает число отсеков, при затоплении которых судно должно остаться на плаву и в состоянии равновесия; знаки 2 и 3 показывают число смежных отсеков, при затоплении которых судно должно оставаться на плаву.

6. Что показывает знак  ограничения района плавания?  
     Если судно предназначено для плавания в ограниченном районе или для смешанного плавания, то к основному символу класса добавляют следующие знаки: 1 – разрешается плавание в открытом районе моря с удалением от мест убежища до 200 миль, а также плавание в закрытых морях;  
II – плавание в открытых морях с удалением от мест убежищ до 50 миль, а плавание в закрытых морях – в границах, установленных Регистром в каждом отдельном случае; IIСП – плавание на внутренних водных путях, а также морских районах на волнении не более 6 баллов с удалением от мест убежищ в открытых морях до 50 миль, в закрытых – до 100 миль; III – прибрежное, рейдовое и портовое плавание. Для судов неограниченного района плавания к символу класса знак района плавания не добавляется.  
7. Какие знаки в символе класса судна учитывают степень его автоматизации?  
    По степени автоматизации различают такие суда:  
- неавтоматизированные  или частично автоматизированные с местным постом управления СЭУ и постоянной вахтой в машинном отделении (МО);  
- автоматизированные с дистанционным автоматическим управлением (ДАУ), постоянной вахтой в центральном посту управления (ЦПУ) и периодическим обслуживанием в МО (степень автоматизации А2); автоматизированные с ДАУ, без постоянной вахты в ЦПУ и МО и с периодическим обслуживанием (степень автоматизации А1). Предусмотрена также степень автоматизации А3 на судах с мощностью СЭУ до 1500 кВт, объем автоматизации, которых сокращен, но возможна эксплуатация СЭУ без вахты в МО. На таких судах отсутствует или существует в неполном объеме ЦПУ, судовая электростанция упрощена за счет использования генераторов с приводом от главного двигателя (ГД) или от валопровода.  
       8. Как читается символ класса для какого-либо конкретного судна?  
     Символ класса, имеющий вид КМ, звезда в круге, УЛ,1 заключенная в квадрат, F AI, знак атома, лихтеравоз, расшифровывается так: самоходное судно, построено под надзором Регистра, неограниченного района плавания, имеет усиленные ледовые подкрепления (допускается плавание за ледоколом, а также самостоятельное плавание в битом  льду в арктических морях), способно оставаться на плаву при затоплении одного отсека, удовлетворяет дополнительным требованиям правил по противопожарной защите, с объемом автоматизации СЭУ, допускающим работу судна без постоянной вахты в МО и ЦПУ, предназначено для перевозки лихтеров.

1.2.  ОСНОВЫ ТЕОРИИ СУДНА

9. Что такое мореходные  качества судна?  
Чтобы судно могло выполнять свои функции, оно должно обладать определенными качествами, называемыми  мореходными. К ним относятся плавучесть и запас плавучести, остойчивость, непотопляемость, плавность качки, ходкость, маневренность, устойчивость на курсе и управляемость. Они определяются главными размерениями судна, обводами корпуса, размещением технических средств и специальных устройств.  
10.  Что такое теоретический чертеж судна и для чего он нужен?  
    Общее представление о форме наружной поверхности корпуса дает сечение его тремя взаимно перпендикулярными плоскостями (рис.1).  
    Вертикальная плоскость, идущая вдоль судна по середине его ширины и разделяющая судно на две симметричные половины (левый и правый борт), называется диаметральной плоскостью (ДП). Поверхность воды в спокойном состоянии, которая пересекает наружную обшивку судна, несущего все полагающиеся по роду его службы грузы, образует плоскость грузовой ватерлинии (ГВЛ). Эта плоскость отделяет подводную часть судна от надводной части. Поперечная плоскость, рассекающая судно по середине его длины, называется плоскостью мидель – шпангоута.  
 
Рис.1. Расположение основных плоскостей  
1–плоскость мидель-шпангоута; 2- диаметральная плоскость; 3 – плоскость грузовой ватерлинии  
Ряд плоскостей, параллельных ДП, образуют на поверхности судна линии батоксов (рис.2).  
 
Рис.2.  Линии пересечения наружной поверхности судна плоскостями, параллельными основным плоскостям  
     1 – батоксы;    2 – форштевень;    3 – ватерлиния;   4 – шпангоуты;   5 – ахтерштевень.  
 Пересечения наружной обшивки с горизонтальными плоскостями образуют промежуточные ватерлинии, а с вертикально-поперечными – шпангоуты. При совмещении всех перечисленных сечений на одном чертеже получится обычная для судостроителей форма представления поверхности судна – теоретический чертеж (рис.3).  
Теоретический чертеж судна состоит из трех проекций:  корпуса (рис.3,а),  полушироты (рис.3,в), и бока (рис.3,б). По теоретическому чертежу можно получить представление о форме корпуса судна даже без изготовления его модели.  
а)   Корпус  
 
б)       Бок  
 
в)   Полуширота  
   
  Рис.3. Теоретический чертеж судна  
АА – ватерлиния; D – диаметральная плоскость; СС – батокс;  
ЕЕ – палубная линия; FF – линяя фальшборта; В – шпангоуты.

11.    Что понимают под главными размерениями судна?  
  При проектировании судна пользуются главными размерениями судна, к которым относит его длину L, ширину B, осадку T  и высоту борта  H (рис.4).  
Рис.4. Главные размерения судна.  
B – ширина; T – осадка; L – расчетная длина; L – наибольшая длина; ГВЛ – грузовая ватерлиния; В- наибольшая ширина.

Различают расчетные (теоретические) и наибольшие (габаритные) главные размерения. Первые используют при определении мореходных качеств судна, вторые – при всех практических надобностях.  
Длина расчетная  - расстояние между носовым и кормовым перпендикулярами, восстановленными в крайних точках ГВЛ.  
Длина наибольшая – расстояние между крайними носовой и кормовой точками корпуса. Измеряется в плоскости, параллельной ГВЛ.  
Ширина расчетная – наиболее широкое место корпуса в плоскости ГВЛ без учета обшивки.  
Ширина наибольшая – наиболее широкая часть корпуса с учетом толщины наружной обшивки и выступающих частей.  
Осадка расчетная – расстояние по вертикали на миделе от верхней кромки киля до ГВЛ.  
Осадка наибольшая – величина наибольшего погружения корпуса до ГВЛ с учетом обшивки и выступающих частей. Осадка носом и кормой измеряются по вертикали от точки пересечения действующей ГВЛ с форштевнем и ахтерштевнем до линии продолжения нижней кромки киля. Разность осадок носом и кормой характеризуют дифферент судна.  
Высота борта расчетная – высота по вертикали на миделе от верхней кромки киля до нижней кромки верхней непрерывной палубы у борта..

12.    Как определяют осадку и дифферент судна?  
    Для определения осадки и дифферента в носовой и кормовой частях  на обоих бортах наносят марки углубления в дециметрах арабскими цифрами. Нижние кромки цифр соответствуют той осадке, которую они обозначают. Если осадка кормой больше осадки носом, то судно имеет дифферент на корму и, наоборот, при осадке кормой меньше осадки носом – дифферент на нос.  
При осадке носом равной осадке кормой, говорят: “судно – на ровном киле”. Средняя осадка представляет собой полу сумму осадок носа и кормы.

13. Что такое водоизмещение и  коэффициент полноты судна?  
        Основная величина, характеризующая размеры судна – это объем вытесненной им воды, называемый объемным водоизмещением. То же количество воды, выраженное в единицах массы, называется массовым водоизмещением. Для понтона, показанного на рис.5, объемное водоизмещение V составит 10 х 5 х 2 =100 куб.м. Однако подводный объем подавляющего большинства судов значительно отличается от объема параллелепипеда (рис.6). Вследствие этого водоизмещение судна меньше объема параллелепипеда построенного на его главных размерениях и осадке.  
 
Рис.5 и 6. Объемное водоизмещение прямоугольного понтона и судна.

Чтобы  оценить степень полноты подводной поверхности, в теорию судна введено понятие о коэффициенте общей полноты g, показывающем, какую долю объема указанного параллелепипеда составляет объемное водоизмещение судна V. Следовательно:    V= g x L x B x T  
Пределы изменения коэффициента общей полноты g

Быстроходные пассажирские суда  ………………………………0,55 – 0,65  
Грузопассажирские суда ……………………………….                 0,60 – 0,70  
Грузовые суда, танкера  ……………………………..                      0,60 – 0,85  
Буксиры ………………………………….                                        0,45 – 0,60  
Рыболовные суда  …………………………                                     0,55 – 0,60  
Парусные яхты  …………………………..                                       0,35 – 0,50  
Баржи …………………………                                                           0,85 – 0,95    

  Чтобы определить массовое водоизмещение,  достаточно значение V умножить на  значение удельной массы воды (пресной – 1000 кг\куб. м, в Мировом океане – от 1023 до 1028 кг\куб.м. Крайними значениями водоизмещения судна при его нормальной эксплуатации являются водоизмещение в полном грузу и водоизмещение порожнем. Разность между ними называется дедвейтом. Он представляет собой массу перевозимого груза, запасов топлива, смазочных масел, воды, провизии, экипажа и пассажиров с багажом, т.е. всех переменных грузов.  
Чистая грузоподъемность – масса перевозимого груза, который может быть принят на борт.  
В ряде случаев пользуются такими понятиями, как стандартное водоизмещение, полное, нормальное и наибольшее водоизмещение.  
    Стандартное водоизмещение – это водоизмещение совершенно готового судна, полностью укомплектованного экипажем, снабженного всеми механизмами и устройствами и готового к выходу. Это водоизмещение включает массу оборудования СЭУ, готовой к действию, продовольствия и пресной воды, исключая запасы топлива, смазочных материалов и котельной воды.  
    Полное водоизмещение равно стандартному плюс запасы топлива, смазочных материалов и котельной воды в количествах, обеспечивающих заданную дальность плавания полным и экономичными ходами.  
    Нормальное водоизмещение равно стандартному пляс запасы топлива, смазочных материалов и котельной воды в количестве половины запасов, предусмотренных для полного водоизмещения.  
    Наибольшее водоизмещение равно стандартному плюс запасы топлива, смазочных материалов и котельной воды в полном объеме  в специально оборудованных для этого в цистернах (танках).  
    

 14.  Что понимается под грузоподъемностью судна и как она измеряется?  
          Суда перевозят грузы разных удельных масс и форм, поэтому при принятии грузов на судно учитывают грузовместимость его помещений. Наилучшим вариантом загрузки судна считается такой, когда полностью использованы его грузоподъемность и грузовместимость.  
     Есть и еще одно понятие вместимости судна – регистровая вместимость. Ее используют при определении суммы денежных сборов, взимаемых с судна за пользование буксирами, баржами, услугами лоцманов и т.п.  Регистровая вместимость измеряется в регистровых тоннах по особым правилам, поэтому ее нельзя путать с грузовместимостью. Регистровая тонна – условный измеритель зарегистрированных помещений судна. Одна регистровая тонна равна 100 куб. фут или 2,83 куб.м. Различают полную регистровую вместимость (брутто-тоннаж) и чистую регистровую вместимость (нетто-тоннаж).  
    Валовая регистровая вместимость – это объем всех судовых помещений под верхней палубой и постоянных крытых надстроек и рубок над ней (кроме ходовой рубки, камбуза, трапов, санитарных узлов, световых люков, шахт аварийных выходов, а также междонных цистерн). Эти цистерны используются только для приема забортной воды (балластные цистерны).  
     Чистая регистровая вместимость – это  объем  всех  судовых  помещений,  используемых  для перевозки грузов и пассажиров, для ресторанов, кинозалов, салонов, парикмахерских и т.д. В нее не входят объемы служебных помещений и помещений для экипажа.