главная	астрономия	гидрометеорология	имена на карте	судомоделизм
навигация	устройство НК	памятники	морпесни	морпрактика
протокол	сокровищница	флаги	семафор	традиции
морвузы	мороружие	моравиация	новости сайта	кают-компания

Плавучесть корабля

Плавучестью корабля называется его способность плавать с заданной посадкой, неся на себе все грузы, необходимые для выполнения боевых или иных задач, свойственных данному классу корабля.

Плавучесть есть самое необходимое мореходное качество корабля, с потерей которого он тонет. Когда корабль плавает на поверхности спокойной воды, на него действуют две равные и противоположно направленные силы, уравновешивающие друг друга.
Первая сила — вес корабля Р, которая складывается из весов корпуса, вооружения, боеприпаса, бронирования, механизмов, топлива, масла, воды, провизии, экипажа и запасных частей. Сила веса направлена всегда вниз (к центру Земли), и под ее влиянием корабль стремится всегда погрузиться. Эта сила приложена в точке G, называемой центром тяжести корабля. При проектировании, постройке и эксплуатации корабля, чтобы исключить постоянный крен, стремятся разместить грузы таким образом, чтобы центр тяжести находился в диаметральной плоскости. Обычно центр тяжести корабля находится вблизи плоскости мидель-шпангоута и несколько смещен в корму, а по высоте примерно на половине высоты надводного борта или, как правило, несколько ниже.
Второй силой, действующей на корабль, является равнодействующая всех сил давления воды на погруженный объем корпуса. Эта сила, обозначаемая буквой D, приложена в центре тяжести погруженного объема корабля и направлена вертикально вверх. Под ее влиянием корабль стремится всплыть, поэтому ее называют силой поддержания или силой плавучести корабля. Точка приложения силы поддержания обозначается буквой С и называется центром величины; она является геометрическим центром тяжести погруженного объема корпуса корабля.

При проектировании и постройке корабля обводы корпуса делают такими, чтобы центр величины при прямом положении корабля находился в диаметральной плоскости и на одной вертикали с центром тяжести корабля. По высоте, считая от основной плоскости, центр величины находится несколько выше половины осадки корабля.
Для обеспечения равновесного положения корабля необходимо и достаточно, чтобы вес корабля был равен силе поддержания, т. е. Р=уV=D и центр тяжести и центр величины корабля лежали на одной вертикали.
Если сила поддержания больше веса корабля, корабль всплывет, если меньше—погружается. Если центр тяжести и центр величины по длине корабля не совпадают, то корабль будет наклоняться в продольной плоскости (дифферентоваться) до тех пор, пока эти точки не окажутся на одной вертикали, после чего корабль будет плавать в положении равновесия, но с дифферентом. Если центр тяжести и центр величины не совпадают по ширине корабля, то корабль будет наклоняться в поперечной плоскости (крениться) до тех пор, пока эти точки не совпадут по вертикали, после чего корабль будет плавать в положении равновесия, но с креном. Надо всегда иметь в виду, что всякое перемещение грузов, а также прием или расход их вызывает перемещение центра тяжести и центра величины.
Выдающийся древнегреческий математик и механик Архимед доказал, что сила поддержания равна весу воды, вытесненной погруженным в нее телом (поэтому силу поддержания иногда называют архимедовой силой). Вес воды, вытесненной плавающим кораблем, называется его весовым водоизмещением, измеряется в тоннах и обозначается буквой D (этой же буквой иногда обозначается сила поддержания). Объем воды, вытесненной плавающим кораблем, называется объемным водоизмещением, обозначается буквой V и измеряется в кубических метрах. Зная объем погруженной части корпуса корабля, можно определить объем вытесненной воды, или объемное водоизмещение. Если бы корпус корабля был сделан в виде прямоугольного ящика длиною L и шириною В и плавал бы с осадкой T, то объем погруженной части такого корабля легко было бы найти по формуле

V = LВТ куб.м

Так как корпус корабля значительно отличается от прямоугольного ящика и имеет в носу и корме сужения, т. е. имеет меньшую полноту, то вводят специальный коэффициент, учитывающий отличие обводов корпуса корабля от формы ящика. Этот коэффициент, называемый коэффициентом полноты водоизмещения, обозначается буквой дельта и лежит в пределах от 0,45 до 0,65. Зная длину, ширину, осадку корабля и коэффициент полноты водоизмещения, можно приближенно определить объемное водоизмещение по формуле

V=дельта х В х Т куб.м

Зная объемное водоизмещение корабля, легко получить весовое водоизмещение, для чего необходимо знать вес одного кубического метра воды.
Вес одного кубического метра воды называется ее объемным или удельным весом и обозначается буквой гамма.
Таким образом, весовое водоизмещение корабля можно вычислить по формуле

D= гамма х V (тонн).

Водоизмещение служит мерой плавучести корабля. Если говорят, что авианосец имеет водоизмещение D = 80 000 т, то это значит, что он обладает плавучестью в 80 000 т, которая уравновешивает вес авианосца Р = 80 000 г. Если удельный вес воды, в которой плавает этот авианосец, гамма = 1 т/куб. м, то он вытесняет объем воды V = 80000 куб. м.
В зависимости от количества принимаемых на корабль грузов будет изменяться и водоизмещение корабля. Для военных кораблей нашего флота приняты следующие водоизмещения: порожнем, стандартное, нормальное, полное и наибольшее.
Водоизмещение порожнем — водоизмещение полностью построенного корабля со всем вооружением и механизмами, но без личного состава, боеприпасов, снабжения, продовольствия, топлива, масла и воды.
Стандартное водоизмещение —водоизмещение полностью построенного корабля, укомплектованного всем необходимым для военного времени, за исключением запасов топлива, масла и котельной воды, но с пресной и забортной водой и маслом в системах механизмов, котлах, теплых ящиках и сточных масляных цистернах, т. е. включая вес механической установки, приготовленной к действию.
Нормальное водоизмещение (водоизмещение при официальных испытаниях)—водоизмещение, равное стандартному плюс половина запасов топлива, масла и питательней воды, обусловленных полным водоизмещением.
Полное водоизмещение—водоизмещение, равное стандартному плюс запасы топлива, масла, питательной воды, в размерах, обеспечивающих заданную дальность плавания полным и экономическим ходами.
Наибольшее водоизмещение — водоизмещение, равное стандартному плюс добавочный боеприпас, который корабль может принять на оборудованные для этого места сверх нормального боеприпаса, предусмотренного стандартным водоизмещением, а также плюс запасы топлива, смазочных материалов и котельной воды в полном объеме специально оборудованных для этого цистерн.
Таким образом, на величину водоизмещения влияет количество грузов, находящихся на корабле. На посадку влияет количество грузов и расположение их по длине и ширине корабля. На остойчивость корабля (как мы увидим далее) влияет количество грузов на корабле и их расположение по высоте. Поэтому очень важно знать, какие грузы находятся на корабле, их вес и как они расположены по длине, ширине и высоте корабля. Сведения с перечислением наименований всех составных частей корабля, с указанием их весов и положения центра тяжести их по длине, ширине и высоте корабля, дающие при суммировании полный вес корабля и положение его центра тяжести по длине, ширине и высоте, называются нагрузкой корабля.
Для точного учета всех составляющих вес корабля, нагрузка корабля, разбивается на разделы, группы, подгруппы и статьи. Основными разделами нагрузки являются: 1) корпус, 2) бронирование, 3) вооружение, 4) боеприпас, 5) механизмы, 6) топливо, 7) снабжение и команда, 8) запас водоизмещения.
Вычислению нагрузки корабля уже в процессе проектирования уделяют исключительное внимание. Особый контроль за нагрузкой должен осуществляться во время службы корабля. При стоянке корабля нагрузка должна проверяться ежедневно, во время хода — через каждые 4 часа. На кораблях должна проводиться строжайшая весовая дисциплина. Такой точный учет состояния переменных грузов на кораблях (количество и расположение) необходим не только для того чтобы знать о их наличии, сколько для готовности корабля к борьбе за непотопляемость.
Во время плавания часто возникают вопросы, связанные с определением водоизмещения корабля или средней осадки, например: насколько изменится осадка после приема или расходования некоторого заданного груза, какой груз необходимо принять или удалить, чтобы осадка увеличилась или, соответственно, уменьшилась на определенную величину и т. п.
Все эти вопросы легко решаются с помощью так называемой кривой объемного водоизмещения, или «грузового размера», выражающей зависимость водоизмещения от осадки. Так, например, на корабль нужно принять груз весом р и определить, как изменится его средняя осадка. По кривой объемного водоизмещения это легко решить, для чего по горизонтальной оси к водоизмещению корабля D до приема груза нужно прибавить вес груза р и в точке А восстановить перпендикуляр до пересечения с кривой грузового размера. Затем через точку Б надо провести горизонтальную линию, которая на оси осадок отсечет новую осадку Т1.
Изменение осадки будет:

дельта Т = Т1—Т м.

В практике часто требуется решать вопросы, связанные с изменением осадки, не прибегая к расчетам и справочным материалам. Для этой цели пользуются специальной величиной — числом тонн на сантиметр осадки, т. е. величиной груза в тоннах, изменяющей осадку корабля на один сантиметр. Это число обозначается буквой q и для каждого корабля является вполне определенным. Так, для эскадренного миноносца q = 10—12 тонн/см, для базового тральщика й=2,5—3,0 т/см.
Число тонн на сантиметр осадки легко подсчитать, зная площадь ватерлинии S, по формуле

q=0,01 x гамма х S (т/см),

где гамма —объемный вес воды, т/куб. м.

Предположим, что на эсминец принимается груз р = 100 тонн; определить, на сколько изменится средняя осадка эсминца, если
q = 10 т/см.

Решение:

дельта Т = p / q = 100 / 10 = 10 см.

Необходимо иметь в виду, что пользоваться числом тонн на сантиметр осадки можно только до тех пор, пока снимаемый или принимаемый груз по весу не превышает 10% водоизмещения корабля. В нормальных условиях на корабли принимаются или снимаются с них обычно так называемые малые грузы, т. е. грузы, имеющие вес менее 10% водоизмещения корабля.
Мы уже установили, что величина погруженного в воду объема корпуса корабля является мерой плавучести. Чем больше этот объем, тем плавучесть больше. В этом смысле весь водонепроницаемый объем корабля, расположенный выше действующей ватерлинии, называется запасом плавучести корабля. В запас плавучести не включается объем надстроек и всех выступающих частей на верхней водонепроницаемой палубе.
На поврежденном корабле из запаса плавучести исключаются объемы, расположенные выше ватерлинии, но принадлежащие поврежденным отсекам, сообщающимся с забортной водой, а также надводные объемы помещений, в которых имеются надводные пробоины.
Запас плавучести измеряется в тоннах или кубических метрах, а также в процентах от нормального водоизмещения корабля.
Надводные корабли имеют запас плавучести примерно 90— 100% от водоизмещения корабля, подводные лодки—25—30%.
У бронированных кораблей различают еще боевой запас плавучести. Боевым запасом плавучести называется водонепроницаемый объем корпуса корабля, расположенный выше действующей ватерлинии и защищенный броней.
При повреждении корпуса корабль остается на плаву в первую очередь благодаря запасу плавучести, который расходуется при затоплении помещений в количестве, равном их объему. Чем больше запас плавучести, тем больше воды может принять корабль, оставаясь на плаву.
Запас плавучести есть запас жизненной силы корабля и расходовать его нужно крайне разумно. Для более рационального использования запаса плавучести корабль разделяется переборками и палубами на ряд водонепроницаемых отделений.
Необходимо помнить, что запас плавучести уменьшается при приеме на корабль грузов сверх штатной нагрузки и главным образом при поступлении на корабль забортной воды через пробоины и незадраенные забортные отверстия.
Сохранение запаса плавучести в первую очередь обеспечивается прочностью и водонепроницаемостью борта, палуб н главных водонепроницаемых переборок. Поэтому в целях постоянного сохранения запаса плавучести личный состав корабля обязан всегда поддерживать в исправном состоянии все конструкции корпуса, водонепроницаемые двери, иллюминаторы, люки и горловины, трюмы всегда держать сухими, а также удалять за борт лед при обмерзании палуб, рангоута и такелажа. Необходимо строго соблюдать правила задраивания водонепроницаемых закрытий. Пренебрежение этим может закончиться катастрофой.