Pentru a studia calitățile de navigație ale unei nave, este necesar să se cunoască cantitățile de care depind. Aceste valori includ un grup de indicatori care caracterizează geometria carenei navei și se numesc - elemente de desen teoretic; acestea din urmă sunt numite și - indicatori hidrostatici ai vasului.
Elementele desenului teoretic includ:
V | – | deplasare volumetrică, m3; | |
z Cu | – | aplicarea centrului de greutate al volumului imersat al corpului (aplicarea centrului de mărime - CV), m; | |
X Cu | – | abscisă CV, m; | |
x f | – | abscisa centrului de greutate al zonei liniei de plutire, m; | |
S | – | suprafata liniei de plutire, m2; | |
w | – | zona scufundată a cadrului, m 2 ; | |
d,a,b | – | coeficienți de completitudine: deplasare, aria liniei de plutire și respectiv aria cadrului imersat; | |
Ix | – | momentul de inerție al zonei liniei de plutire față de axa longitudinală 0X, m 4; | |
Dacă | – | momentul de inerție al zonei liniei de plutire față de axa transversală care trece prin centrul său de greutate, m 4 ; | |
r | – | raza metacentrica mica (transversala), m; | |
R | – | rază mare (longitudinală) metacentrică, m. | |
Elementele unui desen teoretic sunt de obicei împărțite în două grupe: elemente de flotabilitate ( V, S, w, z Cu , X c , x f , a, d, b)și elemente de stabilitate inițială ( I x , I f , r, R). Utilizarea elementelor de flotabilitate este prezentată în secțiunea „Plotibilitate” a acestui manual.
Principalul parametru care caracterizează aterizarea vasului (poziția navei față de apă) este adâncimea acestuia ( z). În absența ruliului și trimului (aterizare dreaptă și pe chilă uniformă), adâncimea este singurul parametru de aterizare, iar în cazul unei aterizări arbitrare, este parametrul principal. Ținând cont de cele notate, valorile elementelor unui desen teoretic sunt de obicei prezentate sub formă de dependențe (curbe) de imersare (Fig. 1.10).
În fig. 1.10 nu arată dependența modificării zonei scufundate a cadrelor ( w). Ca bază (argument) pentru reprezentarea unei schimbări w se ia lungimea liniei de plutire ( L) la o anumită valoare a imersiei ( z). Graficul unei astfel de dependențe (Fig. 1.11) se numește foraj cu rame.
Expresii generale pentru elementele de flotabilitate. Pentru a calcula deplasarea volumetrică, coordonatele centrului de mărime și alte elemente de flotabilitate, se folosește un desen teoretic.
Să selectăm din volumul subacvatic al carenei două planuri de cadre, separate de o cantitate infinit de mică dx element al acestui volum (Fig. 1.12, A). Volumul unui astfel de element va fi w · dx, iar volumul încărcat al vasului se determină prin integrarea acestei expresii pe lungimea vasului
Orez. 1.11. Constructii pe rame
Pentru a determina abscisa centrului unei marimi (X c) folosim teorema că momentul static al volumului ( V) relativ la secțiunea mediană este egală cu momentul total al elementelor sale, i.e.
Aplicația centrului de mărime se determină, în mod similar cu (1.6), prin momentul static al volumului față de planul principal.
Momentul static al unei platforme elementare (vezi Fig. 1.14) raportat la axa 0 U egal cu ; iar pentru întreaga zonă a liniei de plutire vom avea
În mod similar, dacă în formula (1.7) aria liniei de plutire este înlocuită cu expresia (1.10), vom avea
(1.15) |
Expresii generale pentru determinarea coeficienților de completitudine a, b, d, legate de elementele de flotabilitate, sunt reprezentate prin formulele (1.1) (1.2) si (1.3); utilizarea acestuia din urmă este posibilă cu valori cunoscute ( S, VȘi w).
Expresiile generale prezentate mai sus pentru determinarea elementelor de flotabilitate contin o integrala definita, care poate avea o solutie exacta daca functia este specificata analitic.
Dependentele care descriu suprafata teoretica a carenei navei sunt specificate sub forma unui desen, i.e. în formă grafică. În acest caz, integrala definită este calculată folosind formule aproximative (formule în cuadratura). În calculele bazate pe teoria navei, formulele în cuadratura sunt numite reguli. În practica calculelor construcțiilor navale, trei reguli au devenit larg răspândite: regula trapezoidală, regula lui Simpson și regula lui Cebyshev. . Avantajul regulii trapezoidale este simplitatea și claritatea; este utilizat pe scară largă în practică.
Regula trapezului. Esența acestei reguli și aplicarea ei la calculul elementelor de flotabilitate este prezentată mai jos.
Dacă este necesar să se calculeze o integrală definită de forma , și funcția integrand y=f(x) este dat sub forma unei curbe (Fig. 1.15), atunci expresia geometrică a integralei va fi aria ( A), limitat de o curbă dată, axa x și ordonate de capăt. Pentru a calcula aproximativ aria, aceasta este împărțită într-un număr de trapeze cu aceeași înălțime; în acest caz, calculul integralei se reduce la determinarea ariei delimitate de linia întreruptă, adică. la calcularea sumei ariilor trapezelor ale căror baze sunt ordonate la 0 , y 1 , … y n:
unde este înălțimea trapezului; n– numărul de intervale.
Deoarece jumătate din fiecare ordonată, cu excepția celor extreme, intră de două ori în expresia rezultată, formula poate fi transformată în forma
iar jumătatea sumei ordonatelor extreme, numită corecția la sumă, ca
Regula trapezoidală poate fi aplicată pentru a evalua orice integrală definită și funcția integrand y = f(x) poate avea orice semnificație geometrică sau fizică.
Calculul suprafeței cadrului. Cadrul este specificat de conturul său pe proiecția „cocă” a desenului teoretic (vezi Fig. 1.13). conform regulii trapezoidală, aria cadrului se determină ca suma ariilor trapezelor cu aceeași înălțime , adică
. | (1.20) |
După transformările și notațiile (1.16) – (1.18) adoptate după regula trapezoidală, expresia (1.20) poate fi reprezentată sub forma
MODULUL 3. ELEMENTE DE DESEN TEORETIC
Curba de deplasare și dimensiunea încărcăturii. Cantar
Pentru a determina pescajul prin deplasare sau, dimpotrivă, deplasarea după pescaj, folosiți curba de deplasare V (z). Pentru a-l construi, este necesar să se calculeze integrala cu o limită superioară variabilă:
Unde x nȘi x k - abscisele punctelor de intersecție a liniilor de plutire cu liniile tulpinii și respectiv stâlpului pupa, la pescaj z.
Tipul curbei V(z) prezentat în Fig. 6, care arată și curbele V V (z)Și M(z)=ρV V (z). Curba V în (z) caracterizează deplasarea volumetrică luând în considerare părțile proeminente (piele, chile etc.) și M(z) - deplasare ținând cont de densitatea apei (masa).
Curba M(z) numit dimensiunea încărcăturii. Densitatea apei depinde de zona de navigație, precum și de temperatura apei (adică de sezon), așa că uneori sunt trasate o serie de curbe M(z) pentru diverse ρ .
Orez. 6. Curba de deplasare și dimensiunea încărcăturii pentru o navă convențională.
A determina V,x s,z s, trebuie să cunoașteți zona liniei de plutire Sși abscisele x f centrele de greutate ale acestor zone. Pentru a calcula stabilitatea, este necesar să se calculeze momentele de inerție ale zonelor liniei de plutire în raport cu axele de coordonate Ooh, ohși osii ff, trecând prin centrul de greutate al zonei liniei de plutire.
În primul rând, să găsim elementele zonei liniei de plutire pentru o navă așezată în poziție verticală și pe o chilă uniformă. Să selectăm o zonă elementară (Fig. 1) cu o lungime dxși lățimea 2у: dS = 2ydx, Apoi
. (1)
Orez. 1. Pentru a determina elementele zonei unei linii de plutire simetrice.
Abscisa centrului de greutate al zonei liniei de plutire este egală cu
x f = M y / S,(2)
Unde Ale mele - momentul static al ariei liniei de plutire în jurul axei OU. Pentru determinare Ale mele Să notăm mai întâi expresia pentru momentul static al ariei elementare dS: dM y = xdS = x2ydx, Unde
. (3)
Acum obținem formule pentru determinarea momentelor axiale de inerție ale zonei liniei de plutire în raport cu axele centrale principale.
Să găsim momentul de inerție dI x zona elementară dS, pentru care folosim formula cunoscută din mecanica teoretică pentru momentul de inerție al ariei unui dreptunghi față de axa centrală principală: , Unde b = dx, h = 2y, adică
.
. (4)
Momentul de inerție al zonei liniei de plutire S raportat la axa ff egală
, (5)
Unde eu y - momentul de inerție al zonei liniei de plutire în jurul axei OU, definit prin formula
, (6) de la momentul elementar de inerție al zonei dS egală ;Sx 2 f - momentul de inerție de transfer.
În timpul funcționării, nava poate naviga cu o listă inițială atunci când linia de plutire este asimetrică în raport cu DP. Pentru a calcula aria, momentele statice, momentele de inerție și alte elemente pentru acest caz, introducem dreptul y n si a plecat y l ordonate (fig. 2).
Orez. 2. Pentru a determina elementele zonei unei linii de plutire asimetrice
Conform fig. 2 expresie pentru aria elementului, ținând cont de faptul că y n negativ, se poate scrie sub forma dS= y n dx- y l dx=(y p - y l) dx, iar zona liniei de plutire este ca
. (7) În mod similar pentru momentul static al ariei S raportat la axa OU primim
(8)
(9)
Pentru o linie de plutire asimetrică, momentul static al ariei în jurul axei Oh nu este egal cu zero. Momentul static pentru platforma elementară potrivită este egal cu
,
pentru stanga -
,
total -
Apoi formula pentru momentul static total se va scrie sub forma
.(10)
Centrul de greutate F zona liniei de plutire va fi situată la o distanţă de DP
Linia de plutire marcată pe carena unei nave (în negru)
Linia de plutire(Linia de plutire în engleză) - linia de contact dintre suprafața calmă a apei și carena unei nave plutitoare. De asemenea, în teoria unei nave, există un element de desen teoretic: o secțiune a carenei printr-un plan orizontal.
Se disting următoarele linii de plutire:
Linia efectivă de plutire este determinată de forma vasului, densitatea medie a acestuia, precum și de gradul de rugozitate al apei dintr-un bazin dat. Zona liniei de plutire este utilizată pentru a calcula factorul de plenitudine a carenei. Forma zonei liniei de plutire, mai exact momentul său de inerție, este un factor care determină stabilitatea formei. Evident, în funcție de condițiile de încărcare, călcâi și tăiere, forma zonei liniei de plutire și, odată cu aceasta, stabilitatea, se poate modifica.
Lungimea de-a lungul liniei de plutire servește ca dimensiune liniară caracteristică în determinarea numărului Froude pentru navele cu deplasare și, în consecință, viteza lor teoretică.
Linia de încărcare
Linia de încărcare (linia Plimsoll)
Toate navele comerciale trebuie să aibă la bord o marcă îndreptățită linia de sarcină(cunoscută și sub numele de linia de încărcare engleză, linia Plimsoll).
Înainte ca acest marcaj să devină obligatoriu (primul precedent din istoria modernă a fost Actul British Load Line din 1890, în temeiul căruia bordul liber minim permis nu era stabilit de către armator, ci de către o agenție guvernamentală), multe nave au fost pierdute. Motivul principal este supraîncărcarea datorată dorinței de a obține profit suplimentar din transport, care a fost agravată de diferența de densitate a apei - în funcție de temperatura și salinitatea acesteia, pescajul vasului poate varia semnificativ.
Linia de încărcare- aceasta este o marcă special aplicată la mijlocul navei, prin care supercargo (persoana responsabilă cu încărcarea, livrarea și descărcarea mărfurilor) determină nivelul la care nava poate fi încărcată în siguranță, adică linia de plutire a încărcăturii. Când încărcați vasul, acesta se așează mai adânc în apă și semnul scade mai aproape de suprafața apei.
În anii 1870, politicianul britanic Samuel Plimsoll a propus un sistem de marcare universală a navelor, care a făcut posibilă determinarea încărcăturii maxime a unei nave în funcție de perioada anului și de regiune.
Tabel de corespondență între pescajul navei și încărcarea acesteia și riscul liniei de încărcare
Literele de pe linia de încărcare înseamnă:
Note
Literatură
Linia de plutire:
- // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron: în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - St.Petersburg. , 1890-1907.
- Suvorov N. S., Ivanov V. P., Fedorov V. P. Nave de război moderne. - DOSAAF URSS, 1978. - 285 p.
- prăjit E. G. Structura vasului. - L.: Construcţii navale, 1989. - 344 p. - 25.000 de exemplare. -
linia de plutire
și. Morsk. linia de pe carena navei de-a lungul căreia se așează în apă; încărcare, încărcare, pescaj. Această caracteristică este calculată în avans de către constructor și indicată pe desenul vasului. Nivela cu burla m. un proiectil care arată nivelul avionului, cum se află suprafața apei; nivel. Mergeți sau nivelați locul în funcție de nivelul cu burla, mergeți de-a lungul nivelului sau la vedere. Proiectilul este antipol. nivel, plumb; dar așezat pe o riglă, combină ambele proiectile, motiv pentru care nivelul acestui dispozitiv se numește plumb. Cel mai simplu nivel: un plumb deasupra unei rigle mincinoase; mai exact, un tub de sticlă cu lichid în care este introdusă o bulă de aer; Când tubul este poziționat conform nivelului, acesta stă pe marcaj, în mijloc. Nivelă cu duh, raportată la nivel; orizontal, plan, drept, fara panta, suspendat, direct apa. furtun de apă m. mânecă din pânză sau piele, intestin la pompe de umplere; de asemenea pentru umplerea butoaielor cu apă. Starea de apă m. Morsk. unul dintre tachementele groase de gudron care țineau bompresul de apă tăiată. Spate de apă m. Morsk. un tackle similar care întărește bompresul din laterale. Waterwooling m. Morsk. o frânghie gudronată care trage bompresul cu multe spire spre tulpină, până la înălțatorul de prova al navei. Căile navigabile m. Morsk. cherestea întinsă chiar lângă bordul navei, pe grinzi, traverse deasupra punții. Water-tali w. pl. Morsk. palanuri mari (alergare, tragere), cu care butoaiele de apă și alte greutăți sunt ridicate pe navă. Cabinetul este o latrină, după design englezesc, cu intrare de apă.
Dicționar explicativ al limbii ruse. D.N. Uşakov
linia de plutire
linia de plutire, g. (Gol. waterlinie) (Marină). Linia de-a lungul lateral, înainte de tăierea navei este scufundată în apă.
Dicționar explicativ al limbii ruse. S.I.Ozhegov, N.Yu.Shvedova.
linia de plutire
[te], -i, f. (specialist.). Linia laterală până când nava este scufundată în apă la pescaj normal. Marfa in. (coincide cu suprafața apei când vasul este încărcat complet).
Noul dicționar explicativ și formativ al limbii ruse, T. F. Efremova.
linia de plutire
și. O linie de-a lungul corpului unei nave (de obicei marcată cu vopsea) care coincide cu suprafața apei la sarcina maximă admisă.
Dicţionar enciclopedic, 1998
linia de plutire
WATERLINE (din olandeză water - water și lijn - line) linia de contact dintre suprafața calmă a apei și carena unui vas plutitor. Linia de plutire a încărcăturii, marcată de linia de încărcare, coincide cu suprafața apei atunci când vasul este încărcat complet și corespunde pescajului maxim admis în exploatare. Forma liniei de plutire și dimensiunea zonei conturate de aceasta afectează caracteristicile propulsiei și stabilitatea navei.
Linia de plutire
(olandez water-lijn, din apă ≈ apă și lijn ≈ linie), linia de contact a suprafeței apei cu carena unui vas plutitor. Nivelul apei de marfă coincide cu suprafața calmă a apei când nava este complet încărcată și corespunde pescajului maxim admis în exploatare; Poziția încărcăturii V. este marcată cu o linie de încărcare. Dimensiunile teoretice, reprezentate pe un desen teoretic al unei nave, se obțin prin tăierea suprafeței carenei navei cu planuri orizontale. Forma navei și dimensiunea zonei conturate de acesta influențează caracteristicile propulsiei și stabilitatea navei.
Wikipedia
Linia de plutire
Linia de plutire efectivă în funcție de pescaj Linia de plutire efectivă este determinată de forma vasului, densitatea medie a acestuia, precum și de gradul de rugozitate al apei dintr-un bazin dat. Zona liniei de plutire este utilizată pentru a calcula factorul de plenitudine a carenei. Forma zonei liniei de plutire, mai exact momentul său de inerție, este un factor care determină stabilitatea formei. Evident, în funcție de condițiile de încărcare, călcâi și tăiere, forma zonei liniei de plutire și, odată cu aceasta, stabilitatea, se poate modifica.
Lungimea de-a lungul liniei de plutire servește ca dimensiune liniară caracteristică în determinarea numărului Froude pentru navele cu deplasare și, în consecință, viteza lor teoretică.
Exemple de utilizare a cuvântului waterline în literatură.
Ruiz a condus încet pe părțile laterale ale submarinului, observând că rugina curgea din găuri, că vopseaua anticoroziune era crăpată de-a lungul linia de plutire, alte semne de manipulare neglijentă nu i-au scăpat.
Stătea lângă un bandit și un criminal, îmbrăcat într-un costum elegant cu două etaje, îmbrăcat mai jos linia de plutire.
După ce am deschis trapa și depășind presiunea fluxului de aer, am apucat suportul cu mâna și am eliberat întreaga clemă de-a lungul uneia dintre bărci, cusând-o de-a lungul linia de plutire.
În același timp, este absolut clar că apa a pătruns deja în unele compartimente ale subsolului, deoarece linia de plutire.
În fiecare nouă opțiune, cancelarul a refuzat orice privilegiu pentru el însuși, dar balastul aruncat era atât de nesemnificativ încât nava scufundată a viselor sale nu se putea ridica linia de plutire.
Cunoscuții lui Roscoe Banyan spuneau adesea că, chiar și încărcați cu bani, linia de plutire, nu va fi prea lene să meargă zece mile în pantofi strâmți pentru a ridica un cupru scăpat de cineva.
Prea multă apă a fost absorbită de mănunchiurile de papirus de deasupra linia de plutire, și toate aceste tone de balast invizibil au depășit în glumă cele două sau trei sute de kilograme de provizii și apă potabilă care au migrat pe partea cealaltă.
Tulpina dreaptă, pură, ca un satar infernal, a intrat în partea celeilalte nave în timpul coliziunii, străpungându-l în același mod ca mai sus. linia de plutire, și sub nivelul apei.
Aceasta înseamnă că prova navei este mai joasă linia de plutire este rupt sau are o gaură în el.
În prova carenei, pe tribord, mult mai jos linia de plutire, o gaură semnificativă.
Această cameră este situată la șase metri mai jos linia de plutire, în față este magazia de arme a celei de-a doua turele, în spate este camera cazanului de la prova, dedesubt este un fund neprotejat, o țintă excelentă - este mai bine să nu ne gândim la asta - pentru minele acustice și torpile.
Aproape până la foarte linia de plutire partea laterală a crucișătorului părea să fie ruptă de un uriaș deschizător de conserve.
Operațiuni similare au fost efectuate anterior numai după determinarea efectivă linia de plutire pe apa.
Această idee nu și-a găsit aplicare imediat: a durat timp până când societățile de clasificare să emită o regulă conform căreia lungimea navei este mai mare. linia de plutire nu a fost luată în considerare în timpul măsurătorilor de registru.
Părțile laterale ale vaporului erau deja strălucitoare în floare de cireș, de-a lungul întregului său linia de plutire Din apă s-au ridicat aburi.
Articolul vorbește despre ce este o linie de apă, de ce este necesară și când a fost introdusă pentru prima dată legea privind utilizarea obligatorie a unuia dintre soiurile sale.
Nave
Multă vreme, navele au rămas singura și relativ rapidă cale de a călători. Desigur, utilizarea lor a implicat o serie de restricții, dar pur și simplu nu existau alternative mai convenabile și mai sigure.
De-a lungul timpului, când au fost inventate dispozitive de navigație mai mult sau mai puțin fiabile, oamenii au putut călători între continente, ceea ce a reprezentat o adevărată descoperire. Treptat, când constructorii de nave au reușit să îmbunătățească designul navelor, pe ele au început să apară fără greșeală urme de plutire. Dar ce este o linie de plutire și de ce este necesară? Acesta este ceea ce vom analiza în acest articol.
Definiție
Acest cuvânt provine din limba olandeză, ceea ce este destul de logic. La urma urmei, acest regat a fost unul dintre primele, care s-a remarcat prin calitatea înaltă a flotei sale.
Linia de plutire este linia de-a lungul căreia suprafața calmă a apei intră în contact cu carena unei nave sau a altei nave plutitoare. Dacă luăm în considerare acest termen din punctul de vedere al designului navei, atunci linia de plutire este o secțiune a carenei printr-un plan orizontal în desen. Deci acum știm care este linia de plutire.
Tipuri de linii de apă
Linia de plutire vine în următoarele tipuri:
- Constructiv este o linie care este luată ca bază la construirea unui desen teoretic. Pe baza calculelor preliminare, arată diferitele tipuri
- Linia de plutire a încărcăturii este creată pentru a determina retragerea maximă admisă a navei datorită sarcinii sale. De obicei, o astfel de linie de plutire a navei coincide cu cea de proiectare.
- Cel calculat arată pescajul, care este folosit pentru a determina caracteristicile teoretice ale vasului.
- Actualul nu se aplica la carena navei, este un concept care determina nivelul actual de tasare a navei in functie de sarcina sau tipul de apa.
Dacă vorbim despre linia de plutire actuală, aceasta este determinată în funcție de mulți factori, de exemplu, forma carenei navei, densitatea materialului din care este construită, greutatea, rugozitatea apei și alte lucruri.
Zona liniei de plutire poate fi utilizată pentru a calcula factorul de plinătate a corpului. Cu toate acestea, în funcție de sarcină, vreme, densitatea apei și alți factori, zona liniei de plutire poate varia foarte mult și, odată cu aceasta, ruliu și stabilitatea navei. Dacă vorbim despre lungimea sa, atunci servește ca dimensiune liniară în determinarea numărului Froude pentru navele cu deplasare și, prin urmare, viteza lor în teorie. Acum știm care este linia de plutire.
Cu toate acestea, să examinăm mai detaliat o astfel de varietate precum linia de încărcare.
Linia de încărcare
În 1890, un astfel de marcaj a devenit obligatoriu pe toate navele de marfă. Spre deosebire de alte tipuri de linie de plutire, scopul acesteia are un rol mai practic.
Cert este că înainte de introducerea unei astfel de linii de plutire, multe nave comerciale s-au scufundat din cauza supraîncărcării, care a fost afectată de diferența de densitate a apei, în funcție de regiune, perioada anului, salinitatea acesteia și alte lucruri. Apoi a fost introdusă linia de plutire a sarcinii. Cu ajutorul acestuia, persoana responsabilă de încărcare calculează sarcina maximă admisă pe vas, verificând traseul, condițiile meteo, tipul de apă și alți parametri. Un exemplu de astfel de semne poate fi văzut în fotografia de mai jos.
Pur și simplu, linia de încărcare a fost introdusă pentru a ține evidența cât de ocupată este nava, iar dacă apa este sub linia de plutire, atunci totul este în regulă. Dar, după cum am menționat deja, depinde de tipul de apă, anotimpuri și alți parametri. În 1890, Marea Britanie a adoptat o lege care impune utilizarea liniilor de încărcare.