Как рассчитать осадку лодки

Эксплуатационные качества маломерного судна

Водоизмещение

Из существующих эксплуатационных качеств к наиболее характерным для маломерного судна следует отнести водоизмещение , вместимость, грузоподъемность , пассажировместимость и скорость .

Различают два вида водоизмещения – массовое (весовое) и объемное.

Массовое (весовое) водоизмещение – это масса находящегося на плаву судна, равная массе вытесненной судном воды. Единицей измерения служит тонна. Учитывая, что вес судна является величиной переменной, в практике используют два понятия:

Объемное водоизмещение V – это объем подводной части судна в м3. Расчет производится через главные измерения:

где S – коэффициент полноты водоизмещения, равный для маломерных судов 0,35 – 0,6, причем меньшее значение коэффициента присуще для небольших судов с острыми обводами. Для водоиэмещающих катеров S = 0,4 – 0,55, глиссирующих S = 0,45 – 0,6, моторных лодок S = 0,35 – 0,5, для парусных судов этот коэффициент колеблется от 0,15 до 0,4.

Как известно по закону Архимеда любое плавающее тело вытесняет объем воды, масса которой равна массе этого тела. Применительно к судну, можно связать оба вида водоизмещения формулой:

где γ – плотность воды. Для пресной воды γ = 1,0 т/м 3 для морской – 1,025 т/м 3 .

Вместимость

Под валовой вместимостью понимается полный объем всех помещений судна, кроме объемов рулевой рубки, камбуза и туалета. Вместимость измеряется в м3 Чтобы получить валовую вместимость в регистровых тоннах необходимо полученную величину в м 3 разделить на 2,83

Статья в тему: Что такое yamaha

Для приближенного расчета валового объема судна без надстроек можно использовать формулу:

V = S 1 L нб B нб Н

где: S 1 – коэффициент полноты валового объема;
L нб и B нб – наибольшие длина и ширина, м.;
Н – высота борта в середине судна, измеренная от внутренней поверхности обшивки у киля до уровня планширя, м.

Для водоизмещающих катеров S 1 = 0,55 – 0,65, глиссирующих S 1 = 0,6 – 0.8. мотолодок S1 = 0.45 – 0,55, а для парусных судов 0.5 — 0,8.

Грузоподъемность

Грузоподъемность – это масса перевозимых судном грузов. Различают дедвейт и чистую грузоподъемность.

Дедвейт – это разность между водоизмещениями в полном грузу и порожнем.

Чистая грузоподъемность – это масса только полезного груза, который может принять судно.

Для больших судов единицей изменения грузоподъемности служит тонна, для малых – кг. Грузоподъемность G можно рассчитать по формулам, а можно определить и опытным путем Для этого на судно при водоизмещении порожнем, но со снабжением и запасом горючего, последовательно помещают груз до достижения судном ватерлинии, соответствующей минимальной высоте надводного борта. Масса помещенного груза соответствует грузоподъемности судна.

Пассажировместимость

Под пассажировместимостью понимается количество людей, разрешенное к размещению на судне в данных условиях плавания.

Пассажировместимость зависит от грузоподъемности:

Скорость

Скорость – это расстояние, проходимое судном за единицу времени. На морских судах скорость измеряется в узлах (миля а час), а на судах внутреннего плавания – в километрах в час (км/ч).

Статья в тему: Как сделать манометр для лодки

Автономность и дальность плавания

Во время эксплуатации судна расходуются топливо, питьевая вода, продукты и другие судовые запасы. Способность судна находиться в течение определенного времени в плавании без пополнения запасов называется автономностью плавания. Автономность плавания измеряется, как правило, в сутках и зависит от типа судна и характера его эксплуатации. При этом для маломерных судов автономность плавания колеблется в значительных временных пределах, т.к. на моторной лодке или катере уже через несколько часов движения запасы топлива могут быть израсходованы и без их пополнения дальнейшее плавание невозможно. Под понятием дальность плавания для маломерного судна целесообразно считать расстояние, которое судно способно пройти, использовав полностью максимальный запас топлива.

Осадка судов

Размеры любого судна, в том числе и такого малого, как яхта, характеризуется совокупностью его основных размерений. К ним относятся длина и ширина корпуса, высота бортов и осадка судна. От данных показателей, а также от их пропорционального соотношения во многом зависит его мореходные качества – прежде всего остойчивость и максимальная скорость. В данной статье рассмотрим такое понятие, как осадка судна, как её рассчитать и от каких факторов зависит выбор осадки лодки.

Понятие «осадка судна»

В кораблестроении термином «осадка» обозначают показатель глубины погружения корпуса корабля в воду. В общепринятом смысле осадка – это расстояние от водной поверхности до самой нижней точки днища судна. Однако, в мореходном деле используется несколько разновидностей понятия «осадка»:

Проектная. Представляет собой расчетную осадку, измеренную на ½ длины корпуса судна, и характеризующую расстояние от ватерлинии судна до крайней точки киля. Данный показатель, измеренный по мидель-шпангоуту, в проектно-технической документации, согласно принятым международным стандартам, обозначается латинской буквой «Т».
Носовая осадка – показывает глубину погружения носовой части судна. Для её определения на носу крупных судов наносят специальную разметку – носовую марку.
Кормовая осадка – нижняя точка погружения кормы в воду. Определяется при помощи нанесённой на корму разметки – кормовой марки.
Средняя осадка судна является средним арифметическим вычислением глубины погружения судна в воду. Измеряется по формуле: Тср. = (кормовая осадка + носовая осадка) умноженные на ½.

Статья в тему: Где собирают лодочные моторы сузуки

Глубина осадки судна зависит от нескольких факторов:

Массы судна. Согласно законам физики, чем больше масса корабля, тем глубже он будет погружаться в воду.
Длины и ширины корпуса. При одинаковой массе меньшую осадку будет иметь судно с более широким и длинным корпусом. Это связано с большей выталкивающей силой воды, действующей на корпус корабля с увеличенной площадью днища.
Конструктивных особенностей корпуса. В первую очередь, здесь подразумевается размер киля. А для малых судов – его наличие или отсутствие.

Соответственно, осадка судна есть величина переменная. Так, показатель максимальной осадки судна зависит от его загрузки: при полной загрузке она будет больше, чем у порожнего судна.

Определение осадки судна

Поскольку осадка судна является весьма важным показателем, капитану корабля необходимо знать величину осадки в каждый конкретный момент времени. Особенно актуальным это становится при подходе к побережью, входе в порты, проходе каналов и прочих мелководных мест. Неправильный расчет осадки судна в подобной ситуации может привести к катастрофе – посадке корабля на мель со всеми вытекающими отсюда неприятными последствиями.

На больших кораблях, для визуального определения величины погружения корпуса в воду, по обеим сторонам носа и кормы наносят специальные метки. Они идут от нижней точки киля и до главной ватерлинии. Общепринятым в морском флоте считается цена одного деления разметки в 1/10 метра. Однако, в странах с англо-саксонской морской традицией используются обозначения в виде футов и дюймов, где одно деление равно одному футу (примерно 30,5 см). Для простоты различия, метки, нанесённые по метрической системе, нумеруются арабскими цифрами, а по англосаксонской системе – римскими.

Статья в тему: Как удалить воду из лодки пвх

Определение осадки судна входит в обязанность помощника капитана либо самого командира корабля. Определяется она несколькими способами:

По специальной диаграмме, называемой «грузовой размер». В ходе исчислений выводится грузовая шкала, которая является основным грузовым документом судов.
По показателям кормовой (Тк) и носовой (Тн) осадок находится средняя осадка судна (Тср): Тк х Тн = Тср. Подобная формула справедлива для плавсредств с ровным килем, лишённым изгиба. Для кораблей с изогнутым килем, перед тем, как определить осадку судна, потребуется внести в данную формулу поправки в виде коэффициента изгиба киля. Этот показатель должен быть указан в технической документации корабля.

Соответственно, формула Т_к х Т_н = Т_ср неприемлема и для большинства яхт и лодок, имеющих киль, а также швертботов из-за конструктивной особенности киля. Киль яхты и швертбота представляют собой не выступ в виде балки, проходящей от носа до кормы, а узкий «плавник», выступающий из днища по центру корпуса. В результате осадка килевой яхты по корме или по носу будет значительно, порой в разы, меньше осадки по мидель-шпангоуту.

Яхты с длинной килевой линией, конечно, также бывают, но они составляют лишь небольшую часть от общего числа. Подобная конструкция киля обычно используется на больших океанских мегаяхтах, приближающихся по своим размерам к большим морским судам, а также применялась на тяжёлых яхтах старой постройки.

Статья в тему: Нужны ли права на управление резиновой лодкой

Расчёт осадки яхты производится ещё на этапе её проектирования, и зависит от ряда показателей – её общей массы, водоизмещения, длины киля, формы обводов корпуса и так далее. Все эти показатели весьма скрупулёзно вычисляются конструкторами и вводятся в специальные формулы, позволяющие получить диаграммы осадки яхты в зависимости от её прочих метрических данных.

Выбор осадки судна

При постройке судна, в первую очередь учитываются условия, в которых оно будет эксплуатироваться. В полной мере это касается и такого показателя, как осадка судна. Здесь перед конструкторами встаёт дилемма: с одной стороны, требуется сделать судно максимально вместительным и грузоподъёмным, а с другой – позволить ему беспрепятственно заходить в порты и проходить через каналы. От проектировщиков судов требуется найти ту «золотую середину», позволяющую сделать эксплуатацию судна максимально эффективной, с экономической точки зрения.

Например, для крупнотоннажного судна водоизмещением 150-250 тыс.т уменьшение осадки всего на полметра приводит к «потере» от 5 до 10 тыс.т его полезной нагрузки. В то же время — суда со слишком большой осадкой попросту не смогут проходить через такие значимые каналы, как Панамский и Суэцкий. Для примера, глубина фарватера Суэцкого канала составляет 20 м, а Панамского и того меньше – 12 м. Обход же судном Южной Америки и Африки, минуя перечисленные каналы, ставит под вопрос экономическую целесообразность повышение грузоподъёмности за счёт увеличенной осадки.

Статья в тему: Ведьмак 3 как взять лодку

Конечно, в истории мирового кораблестроения имеются монстры, наподобие супертанкера «Яре Викинг» (длина – 458 м, осадка – ок. 25 м), газовоз «Прелюд», морской трубоукладчик «Пионер Спирит» (осадка – 27 м). Но они были построены для определённых целей, их эксплуатация не требует пересечения ими морских каналов и захода в мелководные порты. Так, супертанкер «Яре Викинг» был специально заказан для перевозки нефти из Персидского залива в Японию, а «Пионер Спирит» — для монтажа трубопроводов в открытом море.

От таких же критериев следует отталкиваться и при выборе яхты с различной осадкой. Выбирая парусник с полноценным килем, следует учитывать, что несмотря на отличную мореходность, на нём будет проблематично подойти к необорудованному побережью. Особенно это актуально для мелких акваторий, где уже за километр от побережья придётся высаживаться с килевой яхты и идти к берегу вброд. Под данное определение вполне подходит Финский залив, значительная часть Каспийского и Азовских морей.

Для плавания в мелких морях и вдоль побережья лучше выбрать швертбот с убирающимся килем. Однако, уходить на нём в открытое море, а тем более пытаться пересечь океан, крайне не рекомендуется. Связано это с гораздо худшими мореходными свойствами швертботов по сравнению с полноценными килевыми яхтами. Плоскодонные лодки имеют самую малую осадку из всех типов судов, поэтому отлично подходят для плавания по внутренним водам – рекам и небольшим озёрам. А вот хождение на плоскодонках по морям крайне опасно из-за их низкой остойчивости.

Статья в тему: Сколько у японии подводных лодок

Главные размерения судна

Одно судно от другого отличается размерами. Размеры своего маломерного судна , или, как их называют, главные размерения, судоводитель должен знать.

Главными размерениями судна являются: длина, ширина, осадка и высота борта. Они бывают габаритными, наибольшими, расчетными и максимальными.

Габаритные размерения учитывают все выступающие части корпуса. Они используются при вычислении различных сборов и в других случаях, когда играют роль габариты судна.

Наибольшие размерения учитывают размеры корпуса судна по внутренней стороне обшивки в деревянном судостроении и по наружной стороне обшивки в металлическом.

Расчетные — используются в расчетах характеристик судна.

Максимальные — эти габаритные размерения относятся в основном к судам с выступающими частями, которые можно изменить, не нарушая целостности конструкции. Например, положить мачту.

В управлении любым судном важными являются его габаритные размерения ( рис. 2.1. ):

Длина — L;
Ширина — В;
Высота борта корпуса — Н;
Осадка расчетная — Т расч ;
Осадка габаритная — Т габ ;
Высота надводного борта — (Н наим — Т рсч ).

Рис. 2.1. Главные размерения судна

Длина габаритная (L габ ) — расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними внешними кромками выступающих частей носа и кормы судна. Используется для вычисления габаритов судна при постановке на стоянку и т. д.

Длина наибольшая (L наиб ) — расстояние между носом и кормой судна по обшивке. Учитывается при вычислении объема корпуса.

Длина корпуса — расстояние между точками соприкосновения обшивки и палубы в носовой и кормовой частях корпуса судна. Используется в случае, если корпус имеет совместно с ним отформованные (приклепанные, приваренные) кринолин, бушпритную площадку или то и другое вместе. Эти детали не являются съемными и, в принципе, должны учитываться при измерении наибольшей длины. Однако это даст искаженную картину истинного объема корпуса судна, поэтому у такого судна должна указываться длина корпуса, а бушпритная площадка и несъемный кринолин должны входить в длину габаритную.

Длина по ватерлинии (L квл ) — расстояние между носовой и кормовой точек, образующих ватерлинию. Ватерлиния — линия пересечения спокойной поверхности воды с корпусом плавающего судна. Учитывается при вычислении водоизмещения судна, может быть: порожнем, в грузу, в соленой воде, пресной и т. д.

Ватерлиния (далее – ВЛ) — результат сечения корпуса судна плоскостями, параллельными основной плоскости (ОП) на разных расстояниях от нее.

Конструктивная ватерлиния (далее – КВЛ) — одна из ватерлиний, по которой производится теоретический расчет судна.

Грузовая ватерлиния (Гр. ВЛ) — ватерлиния, по которой производится расчет полного водоизмещения судна.

Ширина габаритная (В габ ) — расстояние, измеренное перпендикулярно диаметральной плоскости между внешними кромками выступающих частей судна в плоскости мидельшпангоута с учетом привального бруса, обносов и др.

Ширина наибольшая (В наиб ) — расстояние, измеренное по обшивке корпуса судна на мидельшпангоуте. Учитывается при вычислении объема плавучести судна.

Ширина по конструктивной ватерлинии (В квл ) — ширина по действующей ВЛ, учитывается при вычислении водоизмещения судна.

Высота борта (Н наиб ) — расстояние по вертикали от килевой линии (без учета выступающих частей) до верхней кромки борта, измеряется в плоскости мидельшпангоута. Используется для вычисления объема плавучести.

Высота надводного борта (Н наим ) — расстояние по вертикали от действующей ватерлинии до ближайшего отверстия в корпусе, через которое вода может попасть внутрь судна. Если сумма площадей отверстий не превышает 20 см 2 , они, при определении высоты надводного борта не учитываются. В зависимости от высоты надводного борта определяются условия плавания: высота волны и удаленность от берега.

Высота габаритная (Н габ ) — расстояние от КВЛ до верхней части конструкции судна (ветровое стекло, рубка и т. п.).

Высота максимальная (Н макс ) — расстояние от КВЛ до самой верхней части судна (топ мачты или других конструкций).

Осадка габаритная или наибольшая (Т габ ) — вертикальное расстояние от действующей ВЛ до низшей точки наружной обшивки или киля, а также до низшей кромки гребного винта или других выступающих частей; измеряется на стоянке и обычно отличается от осадки на ходу. То же расстояние, измеренное при тех же условиях, но без груза и пассажиров, называется осадкой порожнем. На ходу водоизмещающего судна осадка может увеличиваться, а у глиссирующего — уменьшаться. При переходе из пресной воды в соленую (из реки в море) и наоборот осадка судна изменяется за счет разности плотностей соленой и пресной воды. В соленой воде судно имеет осадку меньше, чем в пресной. Плотность морской воды — 1,025 г/см 3 .

Осадка (Т расч ) — расстояние по вертикали от уровня действующей ватерлинии до килевой линии. Осадка измеряется в носу и корме. Осадка может быть порожнем, в полном грузу, морской или пресной воде. Средняя осадка (носовая плюс кормовая, деленные пополам) используется при вычислении водоизмещения.

Таким образом, формула водоизмещения судна: W = δ × L × В × Т, где δ — коэффициент полноты водоизмещения корпуса. Показывает, насколько объем погруженной части судна меньше объема параллелепипеда таких же габаритов ( рис. 2.2. ).

Рис. 2.2. Определение коэффициентов полноты

Для круглоскулых судов — 0,4-0,7;
Для остроскулых судов — 0,35-0,45.

Посадка судна — положение судна относительно поверхности воды, которое определяется:

Креном — наклонением судна относительно его продольной оси к одному или другому борту;
Дифферентом — наклонением судна относительно его поперечной оси, т. е. на нос или на корму.

Если судно имеет одинаковую осадку носа и кормы, то говорят, что судно сидит на ровном киле.

Дифферент вычисляется как разность осадки носа и кормы. В зависимости от того, какая оконечность судна сидит глубже, говорят, что судно имеет дифферент на нос или на корму.

Суда обычно строятся из расчета плавания на ровном киле, но дифферент зависит от расположения груза, людей, скорости хода. Подчас дифферент создается искусственно для улучшения управляемости судна.

Определение средней осадки судна.

Грузоведение

В обязанности грузового помощника капитана входят расчеты, связанные погруженным на борт судна грузом:

1. Расчет количества груза

2. Расчет остойчивости судна

Расчет количества груза

Определение средней осадки судна.

Определить расчетную осадку судна можно по диаграмме осадок и кормой. Аргументами для входа в диаграмму являются дедвейт/водоизмещение судна и суммарный момент Мх. В результате получим осадки носом и кормой и дифферент судна.

Можно определить осадку судна по диаграмме, которая называется грузовой размер. В грузовом размере дана зависимость (в виде кривой) водоизмещения судна от средней осадки. Если эту зависимость представить в виде таблицы, то получается грузовая шкала. В грузовой шкале помимо этого дается:

– высота надводного борта

– число тонн на 1 см. осадки

Грузовая шкала является главным грузовым документом судна. Грузовой размер и грузовая шкала построены для осадки судна на ровный киль при отсутствии изгиба корпуса. При дифференте и изгибе необходимо вводить поправки.

1.1.1 Определение средних осадок носом Тн_ср, кормой Тк_ср, Т_Äср.

Расчет средней осадки судна.

Существуют несколько способов расчета средней осадки судна. На самом деле очень важно рассчитать осадку судна максимально приближенную к фактической, поскольку чрезвычайно редко судно бывает загружено на ровный киль без крена(только тогда средняя осадка соответствует расчетной средней осадке и каждой из осадок в частности). Если судно загружено с некоторым дифферентом и / или креном, то тогда приходится приводить все осадки судна к средней осадке для расчетов количества погруженного груза. На самом деле это не совсем правильно, ибо одинаковая усредненная осадка из положения «дифферент на нос» и «дифферент на корму» даст одинаковое количество погруженного груза, на самом деле из-за разных обводов судна в носу и корме, разного веса носовых и кормовых надстроек , разного объема помещений, погруженных под воду и вытесняющих разное количество воды.

Кроме того, судно, как правило, не является абсолютно несгибаемым. В зависимости от того, каким способом распределен груз в грузовых помещениях и балластных танках, судно может иметь стрелку прогиба в ту или иную сторону, при неравномерном и несимметричном расположении груза и балласта можно получить и более сложные изгибающие моменты, полностью просчитать которые крайне сложно.

Тем не менее, на сегодняшний момент не существует простой методики, позволяющей произвести определения судового водоизмещения по действительным осадкам судна, поэтому пользуются методикой определения средней осадки судна для получения дальнейшего водоизмещения. Для этих расчетов нам также понадобится знать величину дифферента судна.

Расчет средней осадки судна по носовой и кормовой осадкам.

Это упрощенный вариант расчета средней осадки:

Используется при приблизительных расчетах, либо на судах, изгибающим моментом которых можно пренебречь.

Расчет средней осадки судна по восьми осадкам.

Наиболее часто используемый вариант расчета:

Данный вариант расчета довольно точно отражает среднюю осадку с учетом стрелки прогиба.

Расчет средней осадки судна композитным способом

Определим среднюю осадку:

Определим усредненную осадку:

Определим среднюю из средних осадок:

Тср = (Т2+ Т_Ä )/2

1.1.2.4Расчет средней осадки судна «половинным» способом

Определим среднюю осадку носовой половины судна:

Определим среднюю осадку кормовой половины судна:

Определим среднюю из средних осадок:

Тср = (Т1 + Т2)/2

Расчет дифферента

Дифферент исчисляется в метрах, бывает как положительным, так и отрицательным.

Расчет поправки на дифферент

Расчет поправки к водоизмещению на плотность воды

Если фактическая плотность воды γ отличается от принятой (γ = 1,025 т/м 3 ), то необходимо D₁ скорректировать на фактическую плотность воды, замеренную денсиметром

Поправка на плотность воды

Найдем водоизмещение, откорректированное на плотность воды:

Расчет остойчивости судна

Расчет остойчивости судна можно разделить на две части:

– расчет статической остойчивости – определение поведения судна на спокойной воде без учета влияния посторонних факторов

– расчет динамической остойчивости– определение поведения судна с учетом влияния волны и ветра

2.1 Определим поперечный метацентрический радиус:

r = 0.08(B 2 /Тср)

2.2 Определим площади действующей ватерлинии:

S = (100*g)/g

V= D/g

2.3 Определим отстояние ЦВ[2] от ВЛ[3]:

Zw = ⅓( Тср/2 + V/S)

2.4 Определим отстояние ЦВ от ОЛ[4]:

Zc = Тср – Zw

2.5 Определим отстояние метацентра от ОЛ:

Zм = r + Zc

2.6 Определим отстояние ЦТ[5] от ОЛ:

2.7 Определим начальную метацентрическую высоту:

h = Zм – Zg

Для российских судов начальную метацентрическую высоту можно определить по диаграмме контроля остойчивости. Аргументами для входа в диаграмму являются дедвейт/весовое водоизмещение судна и суммарный момент Мz.

Для иностранных судов начальную метацентрическую высоту можно определить по гидростатическим кривым или гидростатическим таблицам по формуле:h = Zм – Zg. Zg – определяется из п.2.6, Zm – из гидростатических кривых или таблиц.

По требованиям Российского Регистра Судоходства, начальная метацентрическая высота должна быть положительной. Минимальные ее значения для определенных видов судов приведены в таблице.

Тип судна	h, м
Лесовозы	0,1
Контейнеровозы	0,15
Универсальные суда	0,15
Танкеры	0,15
Зерновозы	0,3
Рыболовецкие суда с палубами колодезного типа	0,3
При перевозке груза, склонного к смещению	0,7

Оптимальным значением начальной метацентрической высоты является 0,5-1,5 м.. При отрицательной метацентрической высоте судно может перевернуться вследствие малых значений плеч остойчивости, при больших значениях метацентрической высоты судно будет испытывать резкую качку, что может повлечь смещение груза.

Для воды

Δh =

где D – водоизмещение судна;

I_y – момент инерции свободных поверхностей жидких грузов

γ – плотность жидкости

Для зерна

Δh =

где i_x – центральный момент инерции площади несмещенной поверхности зерна в каждом отсеке

μ – УПО[6] зерна в каждом трюме

25˚ – максимальный угол смещения зерна при использовании продольного шифтинг-бордса

Δ = Dw+D – весовое водоизмещение судна.

СУДОВЫЕ ГРУЗОВЫЕ ДОКУМЕНТЫ

Грузоведение

В обязанности грузового помощника капитана входят расчеты, связанные погруженным на борт судна грузом:

1. Расчет количества груза

2. Расчет остойчивости судна

Расчет количества груза

Определение средней осадки судна.

– высота надводного борта

– число тонн на 1 см. осадки

1.1.1 Определение средних осадок носом Тн_ср, кормой Тк_ср, Т_Äср.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

голоса

Рейтинг статьи