Понятие о продольной остойчивости судна. Как уменьшить ходовой дифферент? Определение дифферента судна

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.

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

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

Чтобы определить массовое водоизмещение, достаточно значение V умножить на значение удельной массы воды (пресной - 1000 кгкуб. м, в Мировом океане - от 1023 до 1028 кгкуб.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 пляс 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).

Сила поддержания равна произведению плотности воды на погруженный водонепроницаемый объем проч­ного корпуса подводной лодки. Плотность морской воды зависит от солености, температуры и давления. Объем прочного корпуса также изменяется и зависит от глубины погружения и температуры забортной воды, вес подвод­ной лодки - от расходования переменных грузов: топли­ва, масла, боеприпасов, пресной воды, провизии и т. п. Большинство этих грузов замещается забортной водой, в том числе и топливо.

Разница в плотностях топлива и воды приводит к на­рушению равновесия. Вследствие этого равенство между весом подводной лодки и силой поддержания нарушается, что приводит к возникновению так называемой остаточной плавучести. Если сила поддержания больше веса подводной лодки, то остаточная плавучесть будет положительна, если меньше - отрицательна. При положительной остаточной плавучести подводная лодка стремится всплыть, при отрицательной - погрузиться.

Неравномерное расходование переменных грузов в носовой и кормовой частях лодки приводит к образованию дифферентов.

Приведение остаточной плавучести и дифферента к заданным значениям путем приема (удаления) воды из-за борта в уравнительную цистерну и перемещения воды между дифферентными цистернами называется дифферентовкой.

Указанные выше и другие причины вызывают необхо­димость периодически дифферентовать подводную лодку.

Дифферентовка может выполняться без хода или на ходу.

Дифферентовка без хода

Когда длительное время не производилось погруже­ния подводной лодки;

В районах, стесненных для маневрирования в под­водном положении;

При вывеске;

С учебными целями.

При волнении моря не более 3-4 баллов дифферен­товка без хода обычно выполняется на перископной глу­бине, а при волнении моря свыше 4 баллов - на без­опасных глубинах.

Преимущество дифферентовки без хода заключается в том, что данный способ позволяет удифферентовать под­водную лодку в районе с малыми глубинами. К недостат­кам относятся: необходимость поддифферентовки при даче хода и обеспечения внешней безопасности в районах, стесненных для маневрирования.

Дифферентовку на перископной глубине целесообразно производить заведомо облегченной подводной лодки, для чего перед погружением в уравнительную цистерну сле­дует принять воды меньше расчетной на 5-10 тс (в зависимости от проекта пл). Главный балласт принимается сначала в концевые группы, затем в среднюю. Если после заполнения концевых групп цистерн главного балласта пл будет иметь дифферент более 0,5°, следует перегонкой воды из одной дифферентной цистерны в другую погасить дифферентующий момент. После заполнения средней группы цистерн главного балласта приступают к дифферентовке.

Положительная плавучесть в зависимости от величины погашается приемом воды из-за борта в уравнительную цистерну через кингстон или клапан точного заполнения. Чтобы удалить воздушные пузыри из концевых групп цистерн главного балласта и из надстройки, подводную лодку необходимо «качнуть», т. е. перевести дифферент с одной оконечности на другую, перегнав воду между дифферентными цистернами, после чего закрыть клапаны вентиляции этих цистерн. С удалением воздушных пузы­рей из цистерн концевых групп аналогичным образом вентилируются цистерны средней группы. Перегонку воды из одной дифферентной цистерны в другую рекомен­дуется прекращать, когда дифферент не дойдет до задан­ного значения на 1,5-2°.

В подводном положении о характере остаточной пла­вучести судят по показаниям глубиномеров. Если под­водная лодка погружается, она имеет отрицательную остаточную плавучесть. Для приведения лодки к нулевой плавучести откачивают за борт воду из уравнительной цистерны. Если подводная лодка всплывает, она имеет положительную остаточную плавучесть. Для приведения ее к нулевой плавучести принимают воду в уравнитель­ную цистерну из-за борта. Дифферентовка без хода счи­тается оконченной, если подводная лодка в течение неко­торого времени держит постоянную глубину с заданным дифферентом. С окончанием дифферентовки производится замер и запись фактического количества воды в цистернах вспомогательного балласта, а также проверка и запись имеющегося в каждом отсеке и боевой рубке личного состава.

Дифферентовка на ходу

Для понимания сущности дифферентовки и управления подводной лодкой в подводном положении надо знать Принцип действия горизонтальных рулей и сил, действую­щих на подводную лодку.

При перекладке горизонтальных рулей на ходу (рис. 3.1) возникают гидродинамические силы кормовых Rк и носовых Rн горизонтальных рулей.

Рис. 3.1. Силы, возникающие при перекладке горизон­тальных рулей

По известной теореме теоретической механики силы RyK и RyH можно представить приложенными в центре тяжести подводной лодки при одновременном действии гидродинамических моментов горизонтальных рулей Мк и Мн. Перекладка кормовых горизонтальных рулей на погружение дает момент - Мк, дифферентующий подвод-ную лодку на нос, и подъемную силу +Rук. перекладка носовых горизонтальных рулей на всплытие дает момент +Мн, дифферентующий подводную лодку на корму, и подъемную силу + Ryн

Перекладка кормовых горизонтальных рулей на всплы­тие дает дифферентующий момент на корму +Мк и то­пящую силу _RyK а перекладка носовых горизонталь­ных рулей на погружение - дифферентующий момент на ос - Мн и топящую силу -Rук.

Рис. 3.2. Силы, действующие на подводную лодку на ходу под водой

На подводную лодку, имеющую установившуюся ско­рость хода Vпл в подводном положении, действуют ста­тические и динамические силы (рис. 3.2). К статическим силам относятся сила веса, сила поддержания и их мо­менты, действующие на подводную лодку постоянно. Эти силы обычно заменяются равнодействующей - остаточной плавучестью Q и ее моментом Mq. При продольных наклонениях (дифференте φ) возникает восстанавливающий момент Mψ, который стремится вернуть подводную лодку в первоначальное положение.

К динамическим силам и моментам относятся сила упора, момент силы упора гребных винтов и гидродина­мические силы и моменты. Сила упора гребных винтов Тт пропорциональна частоте вращения винта. При уста­новившемся движении сила упора винта уравновеши­вается лобовым сопротивлением. Момент силы упора гребных винтов Мт возникает вследствие того, что оси линии валов на подводной лодке обычно не совпадают по высоте с центром тяжести и располагаются ниже его. Поэтому момент силы упора гребных винтов дифферентует подводную лодку на корму.

Гидродинамические силы возникают при движении под­водной лодки. Для практической дифферентовки можно принять, что на постоянной глубине равнодействующая гидродинамических сил Rm, действующих на корпус, про­порциональна скорости хода и углу дифферента. Точ­ка К, приложенная к равнодействующей Rm, называется центром давления. Центр давления не совпадает с центром тяжести подводной лодки и обычно распола­гается в нос от него.

На основании упомянутой выше теоремы теоретиче­ской механики воздействие на подводную лодку равно­действующей гидродинамических сил можно представить в виде силы Rm, приложенной к центру тяжести G под­водной лодки, и момента MR. Силу Rm можно разложить на составляющие. Составляющая Rmх (лобовое сопротив­ление) характеризует сопротивление воды движению под­водной лодки. Составляющая Rm играет важную роль в управляемости подводной лодки в вертикальной плоско­сти. На постоянной глубине погружения при дифференте около нуля или на корму сила Rmу подъемная, а момент MR дифферентует подводную лодку на корму, при дифференте на нос сила Rту топящая, а момент MR диф­ферентует подводную лодку на нос.

В основу дифферентовки на ходу положено движение подводной лодки на постоянной глубине и прямым кур­сом, так как это дает возможность определить направле­ние сил и моментов. Определение направления сил и моментов на практике облегчается знанием следующих ха­рактерных положений неудифферентованной подводной лодки, идущей на постоянной глубине, в зависимости от углов перекладки горизонтальных рулей и дифферента:

Дифферент 0° - кормовые горизонтальные рули переложены на всплытие;

Дифферент 0° - кормовые горизонтальные рули пе­реложены на погружение;

Дифферент на нос - кормовые горизонтальные рули переложены на погружение;

Дифферент на нос - кормовые горизонтальные рули переложены на всплытие;

Дифферент на корму - кормовые горизонтальные рули переложены на всплытие;

Дифферент на корму - кормовые горизонтальные рули переложены на погружение .

Примеры дифферентовки на ходу

Рис. 3.3. У подводной лодки тяжел нос

Кормовые горизонтальные рули создают дифферентую­щий момент на корму +МК и топящую силу - RyK. Момент +МК стремится создать дифферент на корму, но подводная лодка имеет нулевой дифферент. Из этого сле­дует, что есть какой-то момент, который противодей­ствует моменту +МК создать дифферент на корму. Такой момент может возникнуть из-за того, что нос подводной лодки тяжелее кормы или, что одно и то же, легка кор­ма, т. е. подводная лодка имеет избыточный дифферен­тующий момент на нос - Мид. Для удифферентования подводной лодки по моменту следует перемещать воду из носовой дифферентной цистерны в кормовую и одно­временно отводить кормовые горизонтальные рули к нулю.

Определить на практике характер остаточной плаву­чести в данном случае невозможно, так как неизвестно направление силы Q - равнодействующей сил веса и пла­вучести. Так как подводная лодка держит заданную глу­бину, остаточная плавучесть может быть:

Нулевой при равенстве сил Rmy и Ryк по вели­чине;

Отрицательной, если Rmу > Rvк;

Положительной, если Rmу
Остаточная плавучесть в данном случае может быть выявлена лишь в дальнейшем в процессе удифферентова­ния подводной лодки по новым показаниям приборов.

Пример 2. Подводная лодка на прямом курсе идет малым ходом, держит постоянную глубину с дифферен­том 5° на нос. Кормовые горизонтальные рули перело­жены на всплытие 12° на нос, носовые - в плоскости рамы (на нуле). Требуется удифферентовать подводную лодку (рис. 3.4).

Кормовые горизонтальные рули создают дифферен­тующий момент на корму +МК и топящую силу - RyK. Дифферент на нос создает топящую силу - Rm , и мо­мент -MR, дифферентующий подводную лодку на нос. Подводная лодка держит постоянную глубину, а под воздействием топящих сил должна погружаться, следо­вательно, есть сила, препятствующая погружению. Такой силой в данном случае может быть только остаточная положительная плавучесть, т. е. подводная лодка легка. Моменту +МК, как и в примере 1, препятствует создать дифферент на корму избыточный дифферентующий мо­мент на нос - Мид, т. е. у подводной лодки тяжел нос.

При таком характерном положении неудифферентовапной пл необходимо сначала переместить воду из носа в корму, отводя при этом кормовые горизонтальные рули на погружение для удержания пл на постоянной глубине, а затем принимать воду из-за борта в уравнительную цистерну для удифферентования по плавучести.

Рис. 3.4. Подводная лодка легка, тяжел нос

Подобным же образом анализируются силы и момен­ты и производится дифферентовка на ходу при остальных характерных положениях неудифферентованной под­водной лодки.

Практически дифферентовка на ходу выполняется сле­дующим образом. После занятия личным составом мест согласно расписанию по погружению задраивается рубоч­ный люк, дается малый ход электродвигателями и прини­мается главный балласт, по окончании приема которого подается команда «Удифферентовать подводную лодку на глубине столько-то метров, на таком-то ходу, с диф­ферентом столько-то градусов на нос (на корму)». При­ем главного балласта производится, как и при дифферентовке, без хода. Вентиляция средней группы цистерн главного балласта закрывается на глубине 5-7 м. Задан­ная глубина дифферентовки удерживается ходом и диф­ферентом. При уходе на глубину значительный диффе­рент создавать не следует. Вентиляция концевых цистерн главного балласта закрывается сразу с приходом под­водной лодки на заданную глубину (после перевода дифферента с носа на корму).

Если после заполнения средней группы цистерн глав­ного балласта подводная лодка получит отрицательную плавучесть, следует создать дифферент на корму гори­зонтальными рулями и ходом и, удерживая лодку на заданной глубине, одновременно откачивать воду из уравнительной цистерны.

Если это окажется недостаточным, дать пузырь в сред­нюю группу цистерн или продуть ее, откачать из урав­нительной цистерны требуемое количество воды и, сняв пузырь со средней группы цистерн, продолжать дифферентовку. Указанные меры принимаются в зависимости от скорости погружения подводной лодки.

Если пл не погружается, следует принять воду в урав­нительную цистерну через кингстон или клапан точного заполнения. Как только глубиномер покажет изменение глубины, прием воды приостанавливается.

Для удаления воздушных пузырей из концевых ци­стерн главного балласта и из надстройки необходимо по­очередно создать дифферент подводной лодки на нос и на корму («качнуть» подводную лодку), после чего за­крыть клапаны вентиляции концевых групп цистерн глав­ного балласта.

Чтобы правильно и быстро удифферентовать пл по положению горизонтальных рулей и дифференту, определяют остаточную плавучесть и избыточный дифферентую­щий момент, после чего приступают к дифферентовке.

Если офицер, дифферентующий пл, не имеет достаточ­ного опыта, необходимо руководствоваться следующими правилами:

1. Если пл держит заданную глубину и ее дифферен­тующий момент от горизонтальных рулей совпадает с дифферентом, следует сначала удифферентовать ее по плавучести, а затем по дифференту.

2. Если пл держит заданную глубину, но дифферент не совпадает с дифферентующим моментом горизонталь­ных рулей, следует вначале удифферентовать ее по диф­ференту, а затем по плавучести.

Осушением или приемом воды в уравнительную ци­стерну и перекачиванием вспомогательного балласта ме­жду дифферентными цистернами добиваются такого поло­жения, чтобы носовые горизонтальные рули находились на нуле, а кормовые - с небольшим отклонением от пло­скости рамы. При этом пл с незначительным дифферен­том на нос должна держать глубину. В таком положе­нии она считается удифферентованной.

С окончанием дифферентовки открывают и закрывают («прохлопывают») клапаны вентиляции цистерн главного балласта для стравливания оставшейся воздушной по­душки. Убедившись, что на заданном ходу пл держит постоянную глубину на прямом курсе с нулевым или за­данным дифферентом, перекладка кормовых горизонталь­ных рулей не превышает ±5°, а носовые рули лежат на нуле, подают команду «Окончена дифферентовка». Коман­диры отсеков докладывают в центральный пост о нали­чии в отсеках личного состава и количестве воды в цис­тернах вспомогательного балласта. Эти данные записы­ваются в вахтенный и дифферентовочный журналы.

ВВЕДЕНИЕ. 2

1. ПОНЯТИЕ О ПРОДОЛЬНОЙ ОСТОЙЧИВОСТИ СУДНА.. 3

2. ДИФФЕРЕНТ СУДНА И УГОЛ ДИФФЕРЕНТА.. 6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 9

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.. 10

ВВЕДЕНИЕ

Остойчивость - способность плавучего средства противостоять внешним силам, вызывающим его крен или дифферент и возвращаться в состояние равновесия по окончании воздействия внешних сил (Внешнее воздействие может быть обусловлено ударом волны, порывом ветра, сменой курса и т. п.). Это одно из важнейших мореходных качеств плавучего средства.

Запасом остойчивости называется степень защищённости плавучего средства от опрокидывания.

В зависимости от плоскости наклонения различают поперечную остойчивость при крене и продольную остойчивость при дифференте. Применительно к надводным судам, из-за удлинённости формы корпуса судна его продольная остойчивость значительно выше поперечной, поэтому для безопасности плавания наиболее важно обеспечить надлежащую поперечную остойчивость.

В зависимости от величины наклонения различают остойчивость на малых углах наклонения (начальную остойчивость) и остойчивость на больших углах наклонения.

В зависимости от характера действующих сил различают статическую и динамическую остойчивость.

Статическая остойчивость - рассматривается при действии статических сил, то есть приложенная сила не изменяется по величине.

Динамическая остойчивость - рассматривается при действии изменяющихся (то есть динамических) сил, например ветра, волнения моря, подвижки груза и т. п.

Важнейшими факторами, влияющими на остойчивость, являются расположение центра тяжести и центра величины судна (ЦВ).

1. ПОНЯТИЕ О ПРОДОЛЬНОЙ ОСТОЙЧИВОСТИ СУДНА

Остойчивость, которая проявляется при продольных наклонениях судна, т. е. при дифференте, называется продольной .

Несмотря на то, что углы дифферента судна редко достигают 10 град., а обычно составляют 2-3 град, продольное наклонение приводит к значительным линейным дифферентам при большой длине судна. Так, у судна длиной 150 м угол наклонения 1 град. соответствует линейному дифференту, равному 2,67 м. В связи с этим в практике эксплуатации судов вопросы, относящиеся к дифференту, более важны, чем вопросы продольной остойчивости, поскольку у транспортных судив с нормальными соотношениями главных размерений продольная остойчивость всегда положительна .

При продольном наклонении судна па угол ψ вокруг поперечной оси Ц. В. переместится из точки С в точку C1 и сила поддержания, направление которой нормально к действующей ватерлинии, будет действовать под углом ψ к первоначальному направлению. Линии действия первоначального и нового направления сил поддержания пересекаются в точке.
Точка пересечения линии действия сил поддержания при бесконечно малом наклонении в продольной плоскости называется продольным метацентром М .

Радиус кривизны кривой перемещения Ц. В. в продольной плоскости называется продольным метацентрическим радиусом R , который определяется расстоянием от продольного метацентра до Ц. В.
Формула для вычисления продольного метацентрического радиуса R аналогична поперечному метацентрическому радиусу;

где IF момент инерции площади ватерлинии относительно поперечной оси, проходящей через ее Ц. Т. (точка F); V - объемное водоизмещение судна.

Продольный момент инерции площади ватерлинии IF значительно больше поперечного момента инерции IX. Поэтому продольный метацентрический радиус R всегда значительно больше поперечного r. Ориентировочно считают, что продольный метацентрический радиус R приблизительно равен длине судна .

Основное положение остойчивости заключается в том, что восстанавливающий момент является моментом пары, образованной силой веса судна и силой поддержания. Как видно из рисунка в результате приложения действующего в ДП внешнего момента, называемого дифферентующим моментом Мдиф, судно получило наклонение на малый угол дифферента ψ. Одновременно с появлением угла дифферента возникает восстанавливающий момент Мψ, действующий в сторону, противоположную действию дифферентующего момента.

Продольное наклонение судна будет продолжаться до тех пор, пока алгебраическая сумма обоих моментов не станет равной нулю. Поскольку оба момента действуют в противоположные стороны, условие равновесия можно записать в виде равенства:

Мдиф = Мψ.

Восстанавливающий момент в этом случае будет:

Мψ = D" × GK1 (1)

где GK1 - плечо этого момента, называемое плечом продольной остойчивости .

Из прямоугольного треугольника G M K1 получаем:

GK1 = MG × sinψ = H × sinψ (2)

Входящая в последнее выражение величина MG = Н определяет возвышение продольного метацентра над Ц. Т. судна и называется продольной метацентрической высотой .

Подставив выражение (2) в формулу (1), получим:

Мψ = D" × H × sinψ (3)

где произведение D" × H - коэффициент продольной остойчивости. Имея в виду, что продольная метацентрическая высота Н = R - а, формулу (3) можно записать в виде:

Мψ = D" × (R - a) × sinψ (4)

где а - возвышение Ц. Т. судна над его Ц. В.

Формулы (3), (4) являются метацентрическими формулами продольной остойчивости.

Ввиду малости угла дифферента в указанных формулах, вместо sin ψ можно подставить угол ψ (в радианах) и тогда:

Мψ = D" × H × ψ или Мψ = D" × (R - a) × ψ.

Поскольку величина продольного метацентрического радиуса R во много раз больше поперечного r, продольная метацентрическая высота H любого судна во много раз больше поперечной h. поэтому, если у судна обеспечена поперечная остойчивость, то продольная остойчивость обеспечена заведомо .

2. ДИФФЕРЕНТ СУДНА И УГОЛ ДИФФЕРЕНТА

В практике расчетов наклонений судна в продольной плоскости, связанных с определением дифферента, вместо углового дифферента принято пользоваться линейным дифферентом, значение которого определяется как разность осадок судна носом и кормой, т. е d = ТН - ТК.

Дифферент принято считать положительным, если осадка судна носом больше, чем кормой; дифферент на корму корму считается отрицательным. В большинстве случаев суда плавают с дифферентом на корму.
Предположим, что судно, плавающее на ровный киль по ватерлинию ВЛ, под действием некоторого момента получило дифферент и его новая действующая ватерлиния заняла положение В1Л1. Из формулы для восстанавливающего момента имеем:

ψ = Мψ / (D" × H).

Проведем пунктирную линию АВ, параллельную ВЛ, через точку пересечения кормового перпендикуляра с В1Л1. Дифферент d - определяется катетом ВЕ треугольника ABE. Отсюда:

tg ψ ≈ ψ = d / L

Сравнив последние два выражения, получим:

d / L = Мψ / (D" × H), отсюда Мψ = (d / L) × D" × H.

Рассмотрим методы определения осадок судна при действии на него дифферетующего момента, возникающего в результате перемещения груза в продольно-горизонтальном направлении.

Допустим, что груз р перемещен вдоль судна на расстояние lx. Перемещение груза, как уже указывалось, может быть заменено приложением к судну момента пары сил. В нашем случае этот момент будет дифферентующим и равным: Мдиф = Р × lx × cos ψ уравнение равновесия при продольном перемещении груза (равенство дифферентуюшего и восстанавливающего моментов) имеет вид:

P × lx × cosψ = D" × H × sinψ

откуда tgψ = (P × lx) / (D" × H)

Поскольку малые наклонения судна происходят вокруг оси, проходящей через Ц. Т. F площади ватерлинии, можно получить следующие выражения для изменения осадок носом и кормой:

Следовательно, осадки носом и кормой при перемещении груза вдоль судна будут:

Если учесть, что tgψ = d/L и что D" × H × sinψ = Mψ, можно записать:

где Т - осадка судна при положении на ровный киль;

М1см - момент, дифферентующий судно на 1 см.

Значение абсциссы ХF находят по "кривым элементов теоретического чертежа", причем необходимо строго учитывать знак перед XF: при расположенииточки F в нос от миделя величина XF считается положительной, а при расположении точки F в корму от миделя - отрицательной.

Плечо lx также считается положительным, если груз переносится по направлению к носовой части судна; при переносе груза в корму плечо lx считается отрицательным .

Остойчивость - одно из важнейших мореходных качеств плавучего средства. Применительно к судам используется уточняющая характеристика остойчивость судна. Запасом остойчивости называется степень защищённости плавучего средства от опрокидывания.

Внешнее воздействие может быть обусловлено ударом волны, порывом ветра, сменой курса и т. п.

В практике расчетов наклонений судна в продольной плоскости, связанных с определением дифферента, вместо углового дифферента принято пользоваться линейным дифферентом.

1. И., А., С. Контроль за посадкой, остойчивостью и напряжениями корпуса судна: Учеб. пособие - Владивосток, МГУ им. адм. Г. И. Невельского, 2003. - 136 с.

2. Н. Эксплуатационные расчеты мореходных характеристик судна - М.: Транспорт, 1990, 142с.

3. К., С. Общее устройство судов. - Ленинград: "Судостроение". - 1987. - 160с.

4. Г. Теория и устройство судна. - Учебник для речных училищ и техникумов. М.: Транспорт, 1992. - 248с.

5. Г. Устройство судна: Учебник. - 5-е изд., стереотип: - Л.: Судостроение, 1989. - 344 с.

При эксплуатации водоизмещающего судна следить за ходовым дифферентом так же важно, как и на глиссирующем.

Далеко не всегда удается скомпоновать судно при проектировании и загрузить при выходе в плавание так, чтобы обеспечивались оптимальная центровка и оптимальный дифферент. Как известно , чрезмерный ходовой дифферент приводит к потере скорости, ухудшает экономические показатели.

Я столкнулся с указанной проблемой, когда стал проводить испытания своей водоизмещающей лодки «Утенок», переделанной из малой (№ 1) спасательной шлюпки (длина - 4,5 м; ширина - 1,85 м). Как только я давал полный газ двигателю «СМ-557Л», дифферент на корму сразу же возрастал до величин, явно превышающих допустимые 5-6°: увеличивалось волнообразование, а скорость не прибавлялась.

Стал искать способ уменьшить ходовой дифферент. По аналогии с быстроходными катерами решил применить транцевые плиты. Вырезал из бакелизированной фанеры две транцевые плиты разной формы с изменяемым углом наклона и по очереди испытал их на «Утенке». Первые же выходы показали, что при малых углах наклона плиты неэффективны, а при больших - дифферент, действительно, уменьшают, но одновременно начинают работать как тормоз. При ходе на попутной волне из-за плит появляется сильная рыскливость; на заднем ходу плита преграждает поступление воды к гребному винту. Как бы там ни было, но имея мощность 13,5 л. с., развить скорость выше 10 км/ч не удавалось ни с плитами, ни без них. Относительная скорость - число Фруда по длине - колебалась где-то около 0,4.

После неудачных испытаний транцевых плит я решил попробовать установить на гребной винт специально спрофилированную кольцевую насадку. Насадка, отклоняющая струю от винта вниз, по моим расчетам, должна была не только создавать на корпусе дополнительную подъемную силу, уменьшающую ходовой дифферент, но и одновременно повышать КПД гребного винта, поскольку двигатель «СМ-557Л» развивает слишком большое число оборотов для возможной скорости.

Гребной вал «Утенка» имеет наклон относительно КВЛ около 8°. Передняя часть насадки - от носовой кромки до плоскости диска гребного винта - выполнена соосно с гребным валом. В плоскости диска гребного винта осевая линия насадки имеет излом - наклонена вниз на 8° (здесь угол наклона к КВЛ уже равен 16°).

Как видно из схемы, за плоскостью диска винта в верхней части насадки ее внутренняя образующая имеет вид прямой. Результирующая сила Р с раскладывается на силу упора и подъемную силу. Сила упора была замерена динамометром и оказалась равной 200 кгс. Подъемная сила Р п, непосредственно уменьшающая ходовой дифферент, примерно равна 57 кгс.

Теперь об изготовлении насадки. Из пенопласта были нарезаны рейки трапецеидального сечения, которые затем склеивались в цилиндр при помощи эпоксидного клея. Обработка велась острым ножом и рашпилем с проверкой профиля по шаблонам. Снаружи готовая насадка была оклеена двумя слоями стеклоткани на эпоксидном клее. Внутренняя поверхность насадки покрыта эпоксидной шпаклевкой, в которую для уменьшения трения втерт чешуйчатый графит.

Сверху и снизу закреплены по два алюминиевых угольника, стягиваемых болтами М6. Эти болты и круговые стропы из стального троса 0 2 мм надежно скрепляют в одно целое насадку и угольники. Передние концы угольников прикреплены к ахтерштевню, задние-к стойке руля (рудерпосту).

Концы лопастей гребного винта обрезаны по внутреннему диаметру насадки с кольцевым зазором 2-3 мм.

С насадкой «Утенок» успешно проходил уже две навигации. За этот срок установлено следующее:

• скорость увеличилась с 10 до 12 км/ч (число Фруда ок. 0,5);
• ходовой дифферент практически отсутствует;
• даже на крутой попутной волне лодка хорошо слушается руля, а гребной винт почти не оголяется;
• лодка надежно идет и удовлетворительно слушается руля на заднем ходу.

Установка подвесного мотора на любую водоизмешающую лодку, будь то фофан, тузик либо четырехвесельный ял, всегда вызывает сильный дифферент на корму, увеличивающийся с увеличением скорости. В в статье о лодке «Пелла» отмечалось, что скорость ее под мотором «Ветерок» (8 л. с.) составляет 9,16 км/ч, когда водитель сидит на кормовой банке, и 11,2 км/ч, когда он сидит в носу. Вот четкий показатель, того, как сказывается ходовой дифферент на скорости. Но есть и другие минусы такой посадки. Достаточно на мысленно провести прямую линию от глаз рулевого, сидящего на корме, вперед через верхнюю точку форштевня, чтобы убедиться: предметы, находящиеся на воде впереди, ему не видны. С таким плохим обзором по курсу эксплуатация любого судна запрещается. Можно предложить два выхода; уложить в носовую часть лодки балласт либо установить на гребной винт насадку.

Если заводы, выпускающие подвесные моторы, освоят и выпуск профилированных антидифферентных насадок, будет сэкономлено немало бензина, а главное - улучшатся условия эксплуатации лодок, повысится безопасность плавания; во всяком случае - уменьшится опасность столкновения с плавающими препятствиями.

Крен и дифферент могут образовываться в результате перемещения людей, грузов, при качке , поворотах. Возникновение ходового дифферента у маломерных судов на нос или корму возникает в результате неправильного положения (угла наклона) подвесного мотора на транце судна. Углы крена и дифферента могут дойти до опасно критических, особенно при наличии в корпусе судна воды и ее переливании. Переливание воды в сторону малейшего наклонения судна способствует образованию еще большего крена или дифферента и может вызвать опрокидывание судна. Воды в корпусе быть не должно.

При крене сопротивление со стороны накрененного борта больше и судно стремится уклониться в противоположную сторону, то есть меньшего сопротивления. Поэтому чтобы удержать судно на курсе, приходится перекладывать руль в сторону накрененного борта, что увеличивает силу сопротивления и соответственно уменьшает скорость хода.

При резких поворотах водоизмещающих судов крен особенно велик и направлен во внешнюю сторону. Люди, находящиеся на борту, при внезапном маневре, могут переместиться в сторону крена и тем самым еще больше усугубить положение судна. Может возникнуть реальная опасность опрокидывания. Судоводителю необходимо знать зависимость скорости своего судна и максимально возможного, с точки зрения безопасности, угла перекладки руля. Перед маневрированием необходимо убедиться, что люди находятся на своих местах, и нет предпосылок перемещения их и грузов.

Глиссирующие суда, в силу формы обводов корпуса, кренятся во внутреннюю сторону поворота. Это более безопасно потому, что сила инерции направлена в противоположную сторону поворота и стремится уменьшить крен. Следует помнить, что люди, находящиеся в кокпите, особенно стоя, могут упасть или вывалиться за борт. Надо избегать резких поворотов, а при необходимости, обязательно предупреждать людей, находящихся на борту.

Для малого водоизмещающего судна нормальным считается дифферент на корму не более 5 см либо положение «Ровный киль». При дифференте на корму больше 5 см уменьшается скорость, т. к. значительное погружение кормы увеличивает увлекаемую массу воды и лобовое сопротивление судна. Дифферент на корму вызывает повышенную устойчивость судна на курсе. При необходимости изменить направление движения оно плохо реагирует на перекладку руля, склонно уваливаться под ветер.

При дифференте на нос так же увеличивается сопротивление воды и уменьшается скорость. Дифферент на нос ухудшает устойчивость судна на курсе и вызывает повышенную его чувствительность к перекладке руля. При малейшей перекладке судно начинает отклоняться от прямолинейного курса и становится трудно управляемым на прямолинейных участках пути. Эти явления объясняются тем, что при наличии дифферента гидродинамическое воздействие на корпус судна по его длине значительно отличается от обычных эксплуатационных условий.

При дифференте на нос корма судна, имеющая меньшее сопротивление окружающей воды, становится более подвижной и чрезмерно чувствительной к перекладке рулей, а при дифференте на корму - наоборот.

У глиссирующих судов дифферент на корму затрудняет выход на глиссирование. Судно может не преодолеть «горб» сопротивления. При глиссировании возможно явление «дельфинирования», периодические вертикальные перемещения носовой части.

Это явление легко прекратить, сместив часть груза в нос. В случае затруднения выхода на глиссирование судна с перегруженной кормой бывает достаточно даже временного перемещения части груза в нос. При дифференте на нос глиссирующего судна форштевень почти не поднимается над водой. Это увеличивает смоченную поверхность судна, следовательно, уменьшается скорость. Кроме того, на курсе под углом к волне возможно резкое зарыскивание судна. Это происходит в результате того, что если с левого борта при входе в волну будет большая часть волны, то судно рыскнет вправо и наоборот.

Следует помнить, что при буксировке у буксируемого судна дифферент на нос не допустим. В этом случае судно будет постоянно зарыскивать, и в момент его возвращения на первоначальный курс возможно опрокидывание. Вместе с тем дифферент на корму дает возможность судну идти строго в кильватер буксировщику.