Военное образование в России

Боевые и мореходные качества корабля

БОЕВЫЕ И МОРЕХОДНЫЕ КАЧЕСТВА КОРАБЛЯ

 

Несмотря на большие перемены во внутренней и внешней политике, Россия по прежнему стремится оставаться великой морской державой. Для надёжной защиты своих морских рубежей, а также для обеспечения нацио­нальных интересов РФ нуждается в сильном, современном, океанском Воен­но-Морском флоте. ВМФ, как вид вооружённых сил включает в себя надвод­ные корабли, подводные лодки, суда обеспечения, а также береговые час­ти и авиацию. Перед каждым из перечисленных родов сил стоят определён­ные, конкретные задачи, для решения которых они предназначены.

Чтобы корабль мог выполнять поставленные перед ним задачи, он должен обладать рядом боевых и мореходных качеств.

На сегодняшнем занятии мы рассмотрим назначение, боевые и море­ходные качества надводных кораблей, как одного из основных родов сил, входящих в Военно-Морской флот.

1. ПОНЯТИЕ О БОЕВЫХ КАЧЕСТВАХ КОРАБЛЯ.

Корабельным Уставом ВМФ определено, что кораблём называется пла­вучее инженерное сооружение, способное передвигаться по поверхности воды, над водой и под водой, носящее военно-морской флаг.

В строительстве корабля принимают участие сотни заводов. Изучени­ем вопросов кораблестроения занимается целый ряд наук: теория корабля, строительная механика, архитектура корабля, проектирование кораблей.

Основным боевым назначением корабля является уничтожение или ос­лабление сил и средств противника путём боевого воздействия.

Эта основная задача включает в себя ряд конкретных задач, для ре­шения которых создаются различные классы кораблей. Боевые корабли раз­деляются на классы в зависимости от основного оружия и предназначения. В настоящее время существуют такие классы надводных кораблей как: ави­анесущие, ракетно-артиллерийские, противолодочные, минно-тральные и десантные. Кроме того, в пределах одного и того же класса с учётом дальности плавания, водоизмещения или специализации на подклассы. Внутри классов и подклассов существуют корабли различных типов и про­ектов.

Все эти корабли отличаются друг от друга не только по такти­ко-техническим характеристикам, но и по характеру решаемых задач.

Несмотря на все различия (ТТХ, предназначение, вооружение и т.д.), каждый корабль должен обладать определёнными боевыми качества­ми, которые и предназначены обеспечить выполнение поставленных перед ним задач.

К основным боевым качествам корабля относятся боеспособность, живучесть, скрытность, манёвренность, автономность, обитаемость, мореходность.

Рассмотрим перечисленные боевые качества корабля более подробно.

БОЕСПОСОБНОСТЬ характеризует возможность корабля вести боевые действия и выполнять другие боевые задачи в соответствии с предназна­чением.

От обеспечения данного качества зависит решение свойственных дан­ному классу кораблей боевых задач (поиск и уничтожение подводных лодок противника, нанесение ударов по надводным кораблям, базам и промышлен­ным центрам противника, ПВО, траление и др.). Уровень боеспособности корабля определяет также его возможности по осуществлению самообороны при противодействии противника. Боеспособность определяется составом и эффективностью оружия, средствами пассивной и активной защиты, манев­ренными и мореходными элементами, а также присутствием всех остальных боевых качеств, одним из основных среди которых наряду с боеспособ­ностью является живучесть корабля.

ЖИВУЧЕСТЬ - способность корабля противостоять боевым и аварийным повреждениям, восстанавливая и поддерживая при этом в возможной степе­ни свою боеспособность.

Живучесть корабля включает такие элементы, как непотопляемость, взрыво- и пожаробезопасность, живучесть оружия и технических средств, а также защищенность личного состава.

Корабль, обладающий низкой живучестью, в условиях противодействия не сможет нанести ущерб противнику, т.к. быстро утратит свою боеспо­собность.

Живучесть корабля в целом и каждый из ее элементов в отдельности обеспечивается выполнением трех групп мероприятий:

а) Конструктивных, осуществляемых при проектировании и постройке корабля.

Это и обеспечение необходимой общей и местной прочности корпуса корабля, деление корабля на водонепроницаемые отсеки, оборудование по­мещений корабля эффективными средствами борьбы за живучесть (противо­пожарные системы, трюмные системы, балластные системы и т.д.).

б) Организационно-технических, проводимых на протяжении всего пе­риода службы корабля.

К этим мероприятиям относится в первую очередь контроль за состо­янием корпуса корабля и исправностью средств борьбы за живучесть, а также подготовка личного состава корабля к борьбе за живучесть (БЗЖ).

в) Действий личного состава по борьбе за живучесть поврежденного корабля.

Мероприятия этой группы включают в себя непосредственно борьбу личного состава корабля за непотопляемость при получении кораблем бое­вых и аварийных повреждений (заделка пробоин, удаление воды, спрямле­ние корабля и т.д.)

Боеспособность и живучесть являются важнейшими боевыми качествами корабля, обеспечению которых уделяется главное внимание при его проек­тировании и эксплуатации. Именно поэтому многие конструктивные решения при создании боевого корабля обусловлены требованиями высокой боеспо­собности и живучести.

СКРЫТНОСТЬ - это способность корабля действовать незаметно от средств технического и зрительного наблюдения противника.

Очевидно, чем лучше обеспечена скрытность корабля, тем меньше ве­роятность его обнаружения и поражения боевыми средствами противника. Поэтому обеспечению скрытности уделяется большое внимание как на этапе проектирования и постройке корабля, так и в процессе эксплуатации.

Каждый корабль обладает целым комплексом различных физических по­лей: акустическим, магнитным, тепловым, гидродинамическим и т.д. Сов­ременные виды оружия реагируют на данные физические поля корабля. Поэ­тому возникает необходимость снижения этих полей. Например, использо­вание малошумных технических средств, возможность работы механизмов на специальных режимах, снижающих шумы, использование специальных уст­ройств, позволяющих снизить уровень физических полей корабля (размаг­ничивающее устройство); использование специальных составов для окраски корпуса корабля, затрудняющих его визуальное наблюдение противником.

МАНЁВРЕННОСТЬ - характеризует способность корабля изменять свое местоположение и включает в себя : скорость, дальность плавания, инер­цию, поворотливость, а для подводных лодок, кроме того, глубину погру­жения и скорость глубины погружения.

Данное боевое качество позволяет кораблю более эффективно исполь­зовать имеющееся у него вооружение, а также улучшить возможности защи­ты корабля от боевого воздействия средств противника.

Обеспечивается маневренность в основном за счет конструктивных мероприятий: обводы корпуса корабля, использование технических средств, тип энергетической установки и т.д. Важную роль при этом иг­рает и обученность личного состава корабля, правильность и уверенность его действий.

АВТОНОМНОСТЬ - предельная длительность пребывания корабля в море без пополнения запасов топлива, смазочного масла, пресной воды, прови­зии и прочих запасов, необходимых для движения корабля и жизни на нём личного состава. Измеряется автономность в сутках.

При действии в море, корабль постоянно расходует ресурсы топлива, смазочных материалов, пресной воды, продовольствия. Поэтому от наличия запасов этих ресурсов, а также от их экономного и эффективного исполь­зования зависит автономность. Автономность также зависит и от типа главной энергетической установки используемой на корабле.

Так, применение на кораблях ядерной энергетической установки поз­воляет значительно увеличить их автономность. Так для ко­раблей с обычными ГЭУ автономность составляет 30 - 35 суток по запасам топлива, то для кораблей с ЯЭУ автономность достигает 80 суток и более по запасам провизии, а по запасам топлива автоном­ность для таких кораблей практически не ограничена.

Автономность имеет большое значение для корабля, для его боевой устойчивости. Поэтому применяются всевозможные способы увеличения ав­тономности корабля. Например, предусматриваются специальные режимы ра­боты энергетической установки (режим экономичного хода), на которых обеспечивается наименьший расход топлива. На каждом боевом корабле предусмотрено устройство приёма жидких грузов на ходу, что позволяет кораблю пополнять запасы топлива, масла, пресной воды при нахождении в море. Использование опреснительных установок также обеспечивает попол­нение запасов пресной воды.

ОБИТАЕМОСТЬ корабля - предусматривает обеспечение необходимых ус­ловий жизни и деятельности на нем личного состава.

Действие корабля связано с его длительным пребыванием в море. Возникает необходимость создания в корабельных помещениях благоприят­ных климатических условий.

Например, при действии в арктических районах требуется обогрев корабля, а при плавании в тропиках вентиляция и кондиционирование воз­духа в жилых и служебных помещениях корабля. От обеспечения нормальных условий жизнедеятельности зависит работоспособность личного состава корабля.

Кроме того, при выполнении своих обязанностей на БП, при обеспе­чении тех или иных мероприятий на корабле л\с испытывает физическую и психологическую нагрузку. Чем лучше конструктивно и технически обеспече­ны условия работы и отдыха л\с, тем меньше будет эта нагрузка. Следо­вательно, и действия л\с будут более уверенными, осмысленными и четки­ми, что обеспечивает эффективное выполнение поставленных задач.

Таким образом, создание комфортных условий для личного состава корабля повышает его боеспособность. Однако нужно помнить, что корабль проектируется и строится для решения боевых задач и должен в макси­мальной степени предназначаться для ведения боевых действий.

МОРЕХОДНОСТЬ - способность корабля безопасно плавать и эффективно применять оружие на взволнованной поверхности моря.

Мореходность обеспечивается прочностью корпуса, всхожестью на волну, незаливаемостью и брызгозащищенностью, умеренной качкой, стаби­лизацией оружия и приборов наведения с целью повышения точности стрельбы.

Поверхность моря редко бывает спокойной. Обычно кораблю приходит­ся действовать в условиях волнения моря. Это вызывает дополнительные нагрузки на корпус корабля, на технические средства и л\с. Следова­тельно корабль должен иметь достаточную прочность и устойчивость для выполнения задач в условиях волнения моря. Мореходность оценивается волнением моря в баллах, при котором корабль может эффективно приме­нять оружие.

Мореходность современных кораблей составляет 6 - 7 баллов.

Таким образом, для обеспечения эффективного выполнения своего бо­евого предназначения каждый корабль должен обладать комплексом боевых качеств: боеспособностью, живучестью, скрытностью, маневренностью, ав­тономностью, обитаемостью, мореходностью. Наиболее важными из перечис­ленных боевых качеств являются боеспособность и живучесть.

Все остальные качества направлены на обеспечение боеспособности и живучести корабля. Но все боевые качества взаимосвязаны и при утрате любого из них снижается эффективность действия корабля в целом.

Наряду с боевыми качествами, большое значение для корабля имеет также обеспечение его мореходных качеств, которые характеризуют поло­жение корабля относительно поверхности воды и его движение относитель­но этой поверхности.

ОСНОВЫ СВЕДЕНИЯ О МОРЕХОДНЫХ КАЧЕСТВАХ КОРАБЛЯ.

Мореходные качества корабля делятся на две группы:

1. Статические мореходные качества – характеризуют неподвижный корабль (статика корабля).

2. Динамические мореходные качества – характеризуют движущийся корабль (динамика корабля).

Статика корабля включает в себя плавучесть, остойчивость и непотопляемость. Динамика корабля формируется ходкостью, управляемостью и качкой.

Рассмотрим данные качества подробнее, начиная со статики корабля.

а) Основные сведения о плавучести корабля.

Плавучестью называется способность корабля плавать в заданном по­ложении относительно поверхности воды, имея на себе все грузы, необхо­димые для выполнения задач, свойственных данному кораблю.

В соответствии с законом Архимеда на корабль, плавающий в спокой­ной воде без хода, действуют две категории сил: силы тяжести всех час­тей (грузов) корабля и силы гидростатических давлений, действующих на погруженную в воду часть корпуса корабля.

Все силы тяжести могут быть приведены к одной равнодействующей - силе тяжести корабля P, приложенной в центре масс (ЦМ) корабля G(x,y,z,) и направленной вертикально вниз.

Силы гидростатических давлений также могут быть приведены к одной равнодействующей - силе плавучести или выталкивающей силе D, приложен­ной в центре величины С(x,y,z) и направленной вертикально вверх. Поло­жение центра величины (ЦВ) изменяется в зависимости от изменения вели­чины или формы подводного объема, тоесть при получении кораблем крена, дифферента или при изменении его средней осадки.

По величине сила плавучести равна весу вытесняемой кораблем воды.

Равновесие корабля определяется двумя условиями:

- сила тяжести и сила плавучести должны быть равны по величине;

- ЦМ и ЦВ должны лежать на одной вертикали.

Если при P = D не будет соблюдено второе условие, то корабль бу­дет наклонятся до тех пор, пока точки G и С не окажутся на одной вер­тикали. При этом корабль будет иметь начальный статический крен и диф­ферент.

Для надводного корабля эти условия выполняются автоматически, так как при изменении силы тяжести Р и координат ЦМ соответственно изменя­ется сила плавучести D и координаты ЦВ.

Способность корабля плавать в заданном положении относительно по­верхности воды обеспечивается наличием силы плавучести, которая урав­новешивает силу тяжести. Поэтому величина силы плавучести корабля мо­жет быть принята в качестве меры плавучести или водоизмещение корабля.

Различают следующие водоизмещения корабля:

- объемное водоизмещение V - величина, численно равная объему воды, вытесняемой корпусом корабля в режиме плавания без хода;

- массовое водоизмещение М = ρV - величина, численно равная массе воды в объеме V, вытесняемом корпусом корабля;

- весовое водоизмещение D = γV - величина, численно равная весу воды в объеме V, вытесняемом корпусом корабля.

Для надводных кораблей наиболее часто употребляется массовое во­доизмещение.

В процессе плавания водоизмещение может существенно изменятся за счет приема и расходования переменных грузов: боезапаса, продовольст­вия, топлива, смазочного масла, питьевой воды, питательной воды для энергетической установке, личного состава и др.

Для сравнительной оценки состояния нагрузки надводных кораблей различают следующие типовые (спецификационные) водоизмещения:

Vпор - порожнем - водоизмещение полностью построенного корабля без переменных грузов;

Vст - стандартное - водоизмещение корабля с переменными грузами, кроме топлива, смазочного масла и питательной воды;

Vн - нормальное - водоизмещение, равное стандартному, плюс половина запасов топлива, смазочного масла и питательной воды, предусмотренных спецификацией;

Vп - полное - водоизмещение полностью построенного корабля со всеми переменными грузами, предусмотренными спецификацией.

Vнб - наибольшее - водоизмещение корабля с дополнительными, сверх предусмотренных спецификацией переменными грузами, принятыми в специ­ально оборудованные для этого места.

Перечисленные водоизмещения являются исходными для определения нагрузки корабля в процессе эксплуатации, их значения заносятся в так­тический формуляр и другую отчетную документацию корабля. Водоизмеще­ние корабля является одной из основных его технических характеристик.

Способность надводного корабля автоматически уравновешивать до­полнительно принимаемые грузы, обусловлена возможностью увеличения под­водного объема (объемного водоизмещения). Эта возможность ограничена величиной непроницаемого объема, расположенного выше ватерлинии, кото­рый является мерой неизрасходованной плавучести или запасом плавучес­ти.

Таким образом, под запасом плавучести понимается непроницаемый для воды объем надводной части корпуса корабля или та масса грузов, которую корабль может принять сверх имеемой нагрузки до полного погру­жения.

Обычно запас плавучести (ЗП) измеряется в процентах от подводной части корабля.

Запас плавучести неповрежденных надводных кораблей равен 100 - 150% нормального водоизмещения. Следует помнить, что запас плавучести имеет жизненно важное значение для корабля и является одним из основ­ных элементов, обеспечивающих его непотопляемость.

Плавучесть корабля и элементы ее характеризующие рассматриваются относительно спокойной поверхности воды. Но на корабль находящийся в море постоянно действуют различные кренящие силы, в первую очередь ве­тер и волнение, стремящиеся вывести его из положения равновесия. Поэ­тому необходимо обеспечить кораблю способность удерживаться в положе­нии равновесия не смотря на воздействие внешних факторов. Данные усло­вия обеспечиваются следующим мореходным качеством корабля - остойчи­востью.

б) Общие положения теории остойчивости.

Остойчивостью называется способность свободно плавающего корабля, выведенного из положения равновесия воздействием внешних сил, вновь возвращаться в первоначальное положение после прекращения действия этих сил.

Остойчивость - одно из основных мореходных качеств корабля. Сох­ранение и поддержание ее является важнейшей задачей экипажа.

Отклонение корабля от положения равновесия в поперечной плоскости называется креном, в продольной - дифферентом. Корабль в неодинаковой степени сопротивляется крену и дифференту, поэтому различают продоль­ную и поперечную остойчивости. Поперечная остойчивость связана с угла­ми крена, продольная - с углами дифферента.

Определение остойчивости корабля проводят при малых и больших уг­лах наклонения. К малым углам наклонения относятся углы крена до 10 - 12° и углы дифферента до 2 - 3°. Углы превышающие данные значения счи­тают большими углами наклонения и остойчивость корабля при этом изме­няется по сложным законам.

Остойчивость на малых углах наклонения называют начальной остой­чивостью.

В зависимости от характера внешних сил, выводящих корабль из по­ложения равновесия, различают остойчивости статическую и динамическую. При статической остойчивости наклоняющие корабль силы не вызывают зна­чительных угловых ускорений и ими на практике можно пренебречь. Если наклоняющие корабль силы вызывают значительные угловые ускорения, то остойчивость корабля называют динамической.

Остойчивость корабля считается достаточной, если совместное дейс­твие возмущающих сил, возникающих на волнении, и других внешних сил, действующих на корабль в бурную погоду, не может привести к опрокидыванию корабля.

При определении начальной остойчивости принимаются следующие до­пущения:

- наклонения равнообъемны, т.е. объемы, входящие в воду и выходящие из воды при наклонениях, равны между собой;

- центр величины при наклонениях перемещается по дуге окружности. Рассмотрим начальную поперечную остойчивость корабля.

Если корабль под действием кренящего момента m_кр получит малый угол крена θ, то за счет изменения формы подводного объема ЦВ перемес­тится в точку С₁. Сила плавучести D при этом будет направлена верти­кально вверх и перпендикулярна новой ватерлинии В₁Л₁.

Согласно принятому допущению ЦВ при малых углах наклонения пере­мещается по дуге окружности. Центр этой окружности находится на пере­сечении линий действия силы плавучести в прямом и наклонном положениях и называется метацентром (m). Расстояние от метацентра до ЦВ называет­ся метацентрическим радиусом (r).

Что касается ЦМ корабля, то в данном случае он останется в точке G, так как никакие грузы на корабль не принимались, а имеемые не пере­мещались. Таким образом, после наклонения корабля силы P и D перестают действовать по одной вертикали и образуют пару сил с плечом GK, кото­рое называется плечом статической остойчивости. Момент этой пары сил называется восстанавливающим моментом (m_θ). Чтобы корабль обладал по­ложительной начальной остойчивостью, необходимо, чтобы восстанавливаю­щий момент был направлен против наклонения корабля, т. е. против кре­нящего момента. Это условие соблюдается, если ЦМ находится ниже мета­центра.

Величины, которые позволяют оценить остойчивость корабля числом, называются мерами остойчивости. Такими мерами остойчивости корабля мо­гут являться метацентрические высоты, поперечная (h) и продольная (H).

Они позволяют сравнивать остойчивости разных кораблей при заданных условиях и оценивать степень совершенства корабля с точки зрения остойчивости. Значение метацентрических высот для надводных ко­раблей находятся в пределах: h = 0,7 - 1,5 м; H = (0,8 - 1,5)L.

В количественном соотношении продольная остойчивость в 50 - 100 раз больше поперечной.

Меры остойчивости или параметры, их определяющие, приводятся в тактическом формуляре корабля.

Для оценки остойчивости корабля на больших углах наклонения использу­ется диаграмма статической остойчивости (ДСО), которая выражает графи­ческую зависимость восстанавливающих моментов и их плеч от углов нак­лонения.

Безопасность плавания корабля также обеспечивается и рациональ­ным маневрированием относительно ветра и направления действия волн.

Требования к остойчивости и ее нормированию имеют целью, с одной стороны обеспечить наиболее благоприятное для боевого использования и эксплуатации поведение корабля в различных морских условиях, а с другой - обеспечить безопасность плавания и непотопляемость корабля, которая является следующим мореходным качеством корабля.

Основы непотопляемости корабля

Непотопляемостью корабля называется его способность оставаться на плаву и не опрокидываться при повреждении и затоплении одного или нес­кольких отсеков вследствие боевых или аварийных повреждений.

Иначе говоря, непотопляемость - это способность повреждённого ко­рабля сохранять плавучесть и остойчивость.

Приведённое определение непотопляемости устанавливает пределы, при которых это мореходное качество утрачивается кораблём. Этими пре­делами будут случаи, когда корабль либо тонет из-за потери плавучести, либо опрокидывается из-за потери остойчивости.

Непотопляемость корабля обеспечивается следующими мероприятиями:

1. Конструктивными мероприятиями, осуществляемыми при постройке корабля.

Целью конструктивного обеспечения непотопляемости является прида­ние кораблю таких свойств и оснащение его такими техническими средс­твами, которые обеспечивают заданный уровень непотопляемости и возмож­ность успешной борьбы за непотопляемость:

2. Организационно-техническими мероприятиями, проводимыми в те­чение всей службы корабля.

Эти мероприятия имеют целью создание и постоянное поддержание оп­тимальных условий для наиболее полного использования конструктивных возможностей и технических средств обеспечения непотопляемости кораб­ля, определяемых его проектом.

От правильной эксплуатации неповрежденного корабля и подготовки его экипажа к борьбе за непотопляемость в значительной степени зависит его состояние после повреждения. Анализ аварий показывает, что очень часто именно неудовлетворительное техническое состояние кораблей и бездействие их экипажей приводило к тяжелым и даже катастрофическим последствиям.

3. Действиями личного состава по борьбе за непотопляемость, нап­равленными на поддержание и возможное восстановление запаса плавучести и остойчивости поврежденного корабля.

Борьба за непотопляемость - важнейшая составная часть борьбы за живучесть корабля. Ее сущность состоит именно в том, чтобы предотвра­тить гибель от потери плавучести или остойчивости корабля, не затонув­шего сразу, а также по возможности восстановить его плавучесть, остой­чивость и другие мореходные и боевые качества. Поэтому, подготовка личного состава к борьбе за непотопляемость должна вестись системати­чески и планомерно на основе специально разработанных правил и прог­рамм.

Практически непотопляемость корабля удобно оценивать количеством водонепроницаемых отсеков, при затоплении которых он остается на пла­ву. Например, для крейсеров это будет 3 - 4 отсека из 22 - 23, для эс­кадренных миноносцев - 2 - 3 из 17 - 18, для малых кораблей - 2 из 8 - 10.

Методы, разработанные в теории непотопляемости позволяют быстро установить состояние поврежденного корабля, определить изменение его посадки и остойчивости, наметить и осуществить мероприятия по восста­новлению остойчивости, и спрямлению поврежденного корабля.

Таким образом, непотопляемость является основным мореходным ка­чеством корабля и обеспечивается целым комплексом мероприятий. Часть этих мероприятий закладывается ещё на стадии проектирования корабля, а часть осуществляется на протяжении всей эксплуатации корабля. К одному из таких мероприятий относится подготовка и борьба за непотопляемость корабля, которая является элементом борьбы за живучесть корабля.

г) Ходкость корабля

Ходкостью называется способность корабля перемещаться с заданной скоростью хода при затрате определенной мощности энергетической установки.

При движении корабль испытывает сопротивление двух сред – воды и воздуха. Величина силы сопротивления зависит от скорости и режима движения корабля, формы и размеров корпуса, характера и состояния подводной поверхности, количества, формы и расположения на нем выступающих частей, а также от эксплуатационных факторов (продолжительности плавания после постройки и докования, наличия волнения моря, ограниченности фарватера и др.).

Расчеты сопротивления воды выполняются для равномерного прямолинейного движения на тихой глубокой воде нового нормально погруженного корабля.

Изменение сопротивления воды при различных водоизмещениях, состояниях корпуса и внешних условиях плавания в необходимых случаях учитывается дополнительно.

При изучении и расчетном определении полное сопротивление движению корабля определяется как сумма всех сопротивлений:

R = R_тр + R_ф + R_в + R_вч + R_вз

где R_тр – сопротивление трения;

R_ф – сопротивление формы (вихревое сопротивление);

R_в – волновое сопротивление;

R_вч – сопротивление выступающих частей;

R_вз – сопротивление воздуха.

Сопротивление трения R_тр зависит от скорости хода корабля, величины его смоченной поверхности, состояния этой поверхности (шероховатости) .

Сопротивление формы R_ф зависит от формы погруженной части корпуса. Чем полнее обводы корпуса и хуже его обтекаемость, тем больше вихрей и значительнее сопротивление.

Волновое сопротивление R_в, обусловлено повышением суммарного давления на носовую смоченную поверхность корпуса по сравнению с кормовой за счет образования на поверхности воды волн, вызванных движением корабля.

Сопротивление выступающих частей R_вч, включает сопротивление рулей, кронштейнов, боковых килей, обтекателей гидроакустических средств и других устройств, расположенных в подводной части корпуса.

Величины сопротивлений R_ф, R_в и R_вч, обычно определяются на основе испытания модели корабля в опытовом бассейне и последующим пересчетом величин сопротивления модели на натурный корабль по законам динамического подобия.

Сопротивление воздуха R_в, определяется в аэродинамической трубе методом продува в ней модели и на больших скоростях может достигать 10% полного сопротивления движению корабля.

Соотношение между отдельными составляющими сопротивления зависит от формы корпуса, скорости и принципа движения. Для водоизмещающих кораблей на малом ходу основной составляющей является сопротивление трения R_тр, которая может достигать 75% полного сопротивления. На полном ходу основной составляющей становится волновое сопротивление Rв, которое может составлять 50% и более от полного сопротивления. Для кораблей на подводных крыльях и на воздушной подушке основной составляющей является сопротивление воздуха R_в.

Зная полное сопротивление движению корабля R, Н (кгс), на различных скоростях V, м/с, можно определить буксировочную или эффективную мощность N_R, затрачиваемую на преодоление этого сопротивления, по формуле:

N_R = RV/1000, кВт

Увеличение скорости надводных кораблей может быть достигнуто наращиванием мощности силовых установок и уменьшением сопротивления воды.

Повышение ходкости надводных водоизмещающих кораблей за счет наращивания мощности силовых установок нецелесообразно, так как из-за резкого увеличения волнового сопротивления потребная мощность силовой установки возрастает приблизительно пропорционально кубу скорости и даже более высоким ее степеням. Поэтому целесообразно для резкого увеличения скорости уменьшать сопротивление движению путем вывода корпуса корабля из воды за счет использования гидродинамических сил поддержания. Такие принципы поддержания используются в глиссирующих кораблях, кораблях на подводных крыльях, на воздушной подушке.

Существенно зависит ходкость корабля и от эффективности движителя, который обеспечивает преобразование энергии силовой установки в энергию поступательного движения корабля.

Различают лопастные и водопроточные движители.

К лопастным относятся гребные винты и крыльчатые движители, а к водопроточным – водометные и гидрореактивные движители с забором воды из пограничного слоя корпуса корабля.

Наиболее широкое применение получили гребные винты фиксированного шага с лопастями, жестко соединенными со ступицей. Они отличаются простотой конструкции, надежностью в эксплуатации и высоким КПД.

Воздушные винты применяются на кораблях на воздушной подушке и экранопланах.

д) Управляемость корабля.

Управляемостью называется способность корабля сохранять или изменять направление своего движения с помощью средств управления.

Понятие «управляемость» объединяет два свойства корабля – устойчивость на курсе и поворотливость.

Первое свойство состоит в способности корабля сохранять заданный курс, а второе – в способности изменять его. Оба эти свойства по своей природе противоречивы, поэтому при проектировании корабля важно правильно определить оптимальное соотношение между требованиями к устойчивости на курсе и поворотливости.

Устойчивость на курсе зависит не только от внешних возмущений, но и от опыта рулевого. Показателями хорошей устойчивости корабля на курсе являются: малая рыскливость (самопроизвольный уход корабля с курса) и малое число перекладок руля в единицу времени для удержания корабля на курсе.

Практически ни один корабль не обладает абсолютной устойчивостью на курсе и для сохранения его курса требуется постоянное вмешательство рулевого или автоматических устройств. Обычно считают, что корабль обладает удовлетворительной устойчивостью на курсе, если при волнении моря 3-5 баллов руль приходится перекладывать 4-6 раз в минуту на углы не более 3° - 4° на борт. Углы рыскания при этом не должны превышать 2° - 3° .

Поворотливость корабля обеспечивается перекладкой руля или при помощи машин, или того и другого вместе. Она характеризуется временем изменения курса и циркуляцией.

Циркуляцией называется траектория, по которой движется центр масс корабля при перекладке руля на некоторый угол с последующим удержанием его в этом положении.

Промежуток времени от момента отдачи приказания о перекладке руля до момента прихода корабля на заданный курс называется временем изменения курса.

Время изменения курса на 360° называется периодом циркуляции. Эти величины в основном зависят от скорости корабля и угла перекладки руля.

Кроме того типичная циркуляция корабля характеризуется следующими элементами:

D_ц – диаметр установившейся циркуляции;

D_т – тактический диаметр циркуляции (поворот на 180°);

L₁ – выдвиг; L₂ – прямое смещение; L₃ – обратное смещение.

Отношение D_ц \ L есть мера поворотливости корабля. Для кораблей большого и среднего водоизмещения это отношение равно 5 – 7, для малых кораблей – 2 – 3.

е) Качка корабля.

Качкой называется совокупность колебательных движений относительно положения равновесия, совершаемых кораблем под действием внешних сил (в первую очередь волнения моря и ветра).

Различают бортовую, килевую и вертикальную качки. Однако следует иметь в виду, что указанное деление является условным и на практике корабль обычно испытывает все три вида качки одновременно.

Качка является отрицательным качеством корабля и может иметь целый ряд вредных последствий. Например, возможно появление опасных кренов корабля; снижение точности стрельб; ухудшение условий обслуживания и работы механизмов и приборов; снижение скорости корабля и увеличение расхода топлива; возникновение опасных напряжений в корпусе, деформация или даже разрушение корпуса и т.п. Кроме того, качка отрицательно сказывается на физиологическом состоянии личного состава, вызывая так называемую морскую болезнь.

Чтобы уменьшить неблагоприятные воздействия качки применяют успокоители качки.

В настоящее время существуют только успокоители бортовой качки как наиболее опасной и вредной.

По принципу управления стабилизирующим моментом успокоители качки разделяются на пассивные и активные.

В пассивных успокоителях стабилизирующий момент создается в виде непосредственной реакции на качку корабля. Из пассивных успокоителей широкое применение получили боковые кили, которые увеличивают сопротивление воды бортовой качке на 25 – 40 % и уменьшают тем самым амплитуду качки корабля.

Активные успокоители качки требуют для своей работы внешнего источника энергии. Стабилизирующий момент в таких успокоителях создается принудительно. Наиболее эффективными активными успокоителями являются бортовые управляемые рули. Указанные рули подобны обычным балансирным рулям, но размещаются в середине длины корабля в районе скул перпендикулярно к наружной обшивке

Внутри корпуса размещаются автоматизированные рулевые приводы, которые позволяют перекладывать рули вверх или вниз и создавать стабилизирующие моменты. Так как силы давления воды на рули пропорциональны квадрату скорости набегающего на них потока, то их эффективность очень сильно зависит от скорости корабля.

На стоянке эти рули не могут уменьшать качку корабля. К недостаткам бортовых рулей следует также отнести сравнительную сложность конструкции и системы автоматического управления ими. При отсутствии качки бортовые рули убираются внутрь корпуса в специальные ниши

Качка является отрицательным качеством корабля и обуславливает необходимость предъявление к кораблю специальных требований. Одним из таких требований является достаточная эксплуатационная прочность корабля.

ПОНЯТИЕ ОБ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ПРОЧНОСТИ КОРАБЛЯ

Под эксплуатационной прочностью корабля понимается в первую очередь прочность корпуса. Корпус является наиболее ответственной частью корабля, он используется для размещения механизмов, вооружения, систем, устройств, личного состава и различных запасов.

Прочность корабля – это способность отдельных корпусных конструкций, а также всего корпуса корабля в целом выдерживать действие различных эксплуатационных нагрузок без остаточных деформаций и разрушений.

При проектировании корабля выполняют расчет на прочность, конечной целью которого является определение напряжений, возникающих в конструкциях корпуса от действия на него различных внешних сил. Если полученные расчетом напряжения в корпусе корабля не превосходят допускаемые, то прочность корпуса считается обеспеченной.

Все силы, действующие на корпус корабля, можно разделить на две категории:

- постоянные, действующие в течение всего периода эксплуатации корабля.

- случайные, действующие в течение какого-либо промежутка времени.

По характеру воздействия на корпус постоянные и случайные силы могут быть статическими и динамическими.

Примерами постоянных статических сил, действующих на корпус корабля в процессе его службы, являются силы тяжести корпуса, вооружения, механизмов, силы гидростатического давления воды на погруженную поверхность корпуса корабля.

Силы инерции, возникающие на волнении, силы от ударов морских волн в борт и днище корабля на ходу, силы отдачи при стрельбах, силы взрыва мин, ракет и торпед, как правило, являются случайными и носят обычно динамический характер.

Указанные внешние силы действуют как на корпус в целом, так и на отдельные его части и стремятся изменить форму корпуса корабля. Для противодействия внешним силам и предотвращения остаточных деформаций корпус корабля обладает общей и местной прочностью.

Общей прочностью корабля называется его способность в целом противостоять действию внешних сил без разрушения или чрезмерных деформаций.

Поскольку силы на корабль действуют как в продольном, так и в поперечном направлении, общую прочность условно делят на продольную и поперечную.

Общая продольная прочность связана с сопротивляемостью корабля продольному изгибу на волне.

Общая поперечная прочность обеспечивает сопротивляемость корабля поперечному сжатию.

Для надводных кораблей главной является общая продольная прочность, а для подводных лодок – поперечная прочность.

Местной прочностью корабля называется способность его отдельных частей и конструкций противостоять действию внешних сил без разрушений или чрезмерных деформаций.

Нарушение общей прочности выводит корабль из строя. Местные разрушения борта или днища уменьшают общую прочность корабля, но не приводят к потере кораблем общей прочности.

На тихой воде для корабля в целом его сила тяжести Р уравновешивается силой поддержания D. Однако в каждом поперечном сечении элементарная сила тяжести Рi не равна элементарной силе поддержания di, действующей в i-м сечении. Из-за этого корпус корабля испытывает изгиб, а в поперечных сечениях корпуса появляются перерезываюшие силы, стремящиеся сместить одно сечение по отношению к другому.

Максимальное значение изгибающего момента Мт.в. находится примерно посередине длины корабля, а наибольшие значения перерезывающих сил N _т.в. находятся примерно на 1/4 длины от оконечностей.

При плавании корабля на волнении он получает дополнительные изгибающие моменты М_доп и перерезывающие силы N_доп из-за искривления ватерлинии. Наибольших значений они достигают тогда, когда корабль находится на вершине или подошве волны, а длина волны равна длине корабля. Высота волны берется равной 1/20 ее длины, что перекрывает среднюю высоту реально встречающихся морских волн.

При положении корабля на вершине волны палуба растягивается, а днище сжимается. Такая деформация называется перегибом.

При положении корабля на подошве волны растягивается днище, а сжимается палуба. Такая деформация называется прогибом.

Дополнительные М_доп и N_доп в 3 – 4 раза больше, чем М _т.в. и N _т.в.

Изгибающий момент М_дин и перерезывающая сила N_дин от динамического воздействия волн учитываются отдельно. Они зависят от скорости корабля, курсового угла относительно волны и формы носовой оконечности.

Необходимая прочность корабля закладывается еще на стадии проектирования, где выполняются все необходимые расчеты на прочность. Но значительную роль играют и материалы корабельных конструкций, применяемые при постройке корабля.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛОВ КОРАБЕЛЬНЫХ КОРПУСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Материалы, идущие на постройку корпуса корабля, должны быть высокопрочными, стойкими по отношению к разрушительному действию на них окружающей среды.

При постройке корпуса корабля используют судостроительные стали, алюминиевые сплавы, пластмассы, дерево.

Сталь находит наибольшее применение благодаря высоким прочностным качествам и хорошей технологичности. Для постройки корпуса используются низколегированные и углеродистые стали, а также высокопрочная сталь аустенитного класса для изготовления наиболее напряженных связей корпуса, броневых палуб и переборок. Сталь поставляется в виде листов, полос и профильного проката.

Алюминиевые сплавы применяют для изготовления надстроек водоизмещающих кораблей и корпусов кораблей с динамическими принципами поддержания. Эти сплавы немагнитны, имеют малый удельный вес и высокую прочность, но обласкают повышенной пожароопасностью. Из алюминиевых сплавов поставляют листы полосы и катаные профили.

Дерево как основной материал для корпуса применяется при постройке тральщиков, малых кораблей, корабельных катеров и шлюпок.

Пластические массы обладают малым удельными весом, стойки к воздействию окружающей среды, имеют высокие диэлектрические свойства, большую механическую прочность, хорошие антифрикционные свойства. Применяются для постройки корпусов тральщиков, десантных барж, корабельных катеров и шлюпок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Эффективность действия каждого боевого корабля зависит от наличия у него определённых боевых качеств, наиболее важными из которых явля­ются боеспособность и живучесть корабля. Но не менее важное значение для корабля имеют и его мореходные качества. Изучением мореходных качеств корабля занимается специальная наука - теория корабля, которая делится на статику корабля и динамику кораб­ля. Изучением мореходных качеств корабля занимается специальная наука - теория корабля, которая делится на статику корабля и динамику кораб­ля. Данные качества в первую очередь влияют на безопас­ность плавания корабля, а также на возможность применять оружие и вес­ти боевые действия, т.е. на боеспособность корабля. Для успешного выполнения задач и обеспечения безопасности плавания корабль кроме того должен иметь прочный корпус. Эта задача решается на стадии проектирования и постройки корабля. Немаловажную роль при этом играют и используемые материалы.

Российские ученые, военные моряки, инженеры и рабочие-корабелы внесли большой вклад в теорию и практику кораблестроения, создание и развитие боевых средств флота.

Тема: «Устройство надводного корабля».

Современный боевой корабль - сложнейшее инженерное сооружение, оборудованное новейшими техническими средствами и комплексами вооруже­ния. Назначением боевого корабля является ведение боевых действий на море. Нанесение ударов по морским, наземным и воздушным целям, дейс­твия на морских коммуникациях, поддержание приморских флангов сухопут­ных войск, ведение разведки, постановка минных заграждений и борьба с минами противника - вот не полный перечень задач, которые решают бое­вые надводные корабли. Они располагают мощным оружием и современными техническими средствами, обеспечивающими решение данных задач. Достиже­ния современной науки и техники концентрируются на военном корабле.

В строительстве современного корабля принимают участие сотни за­водов. Вопросами кораблестроения занимается целый ряд наук: теория ко­рабля, строительная механика, архитектура корабля, проектирование ко­раблей. Непосредственная работа по созданию корабля начинается с сос­тавления теоретического чертежа корпуса корабля.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ГЕОМЕТРИИ КОРПУСА КОРАБЛЯ

а) Теоретический чертеж корпуса корабля.

Корпус корабля имеет сложную поверхность двоякой кривизны, что обеспечивает ему высокие мореходные качества. Такую поверхность до­вольно сложно описать аналитически, поэтому ее изображают графически на специально предназначенном для этой цели теоретическом чертеже.

Теоретический чертеж выполняется в проекциях на три главные вза­имно перпендикулярные плоскости:

- диаметральную плоскость (ДП) - продольную плоскость симметрии кор­пуса;

- плоскость мидель-шпангоута или миделя - поперечно-вертикальную плоскость, расположенную посредине расчетной длины корпуса;

- основную плоскость (ОП) - горизонтальную плоскость, проходящую в днищевой части теоретической поверхности корпуса.

За начало системы координат (х;у;z), связанной с кораблем, приня­та точка пересечения трех главных плоскостей проекций.

Для построения теоретического чертежа корпуса корабля проводят плоскости, параллельные главным плоскостям проекций, а линии, получен­ные от пересечения этих плоскостей с теоретической поверхностью корпу­са, проецируют на плоскости проекций.

При этом линии, полученные от пересечения теоретической поверх­ности корпуса с плоскостями, параллельными ОП, называются теоретичес­кими ватерлиниями (ВЛ).Обычно изображают 10-15 теоретических ВЛ. Основ­ная плоскость считается нулевой ВЛ, а ватерлиния, совпадающая с по­верхностью спокойной воды при нормальном водоизмещении корабля, назы­вается конструктивной ватерлинией (КВЛ).

Линии пересечения теоретической поверхности корпуса с плоскостя­ми, параллельными плоскости миделя, называются теоретическим шпангоу­тами. Ввиду симметричности корпуса на правой половине плоскости миделя изображаются носовые шпангоуты, а на левой - кормовые, считая от миде­ля. Общее число теоретических шпангоутов 21 (от 0 до 20). Мидель-шпан­гоут имеет номер 10.

Линии пересечения теоретической поверхности корпуса с плоскостя­ми, параллельными ДП, называются батоксами. Количество батоксов 3-4 на борт, отсчет ведется от ДП.

Совокупность проекций теоретических ватерлиний, шпангоутов и ба­токсов на плоскости проекций называется: на ДП - боком, на ОП - полу­широтой, на плоскость миделя - корпусом теоретического чертежа.

Теоретический чертеж обеспечивает наглядное изображение обводов корпуса и является основным источником информации о корпусе корабля. С его помощью производятся все расчеты по мореходным качествам, опреде­ляются объемы отсеков, цистерн и других корабельных помещений, изго­товляются чертежи общего расположения механизмов и рабочие чертежи. По теоретическому чертежу в масштабе изготовляется модель корпуса корабля для проведения испытаний в опытовых бассейнах. При постройке корабля на основе теоретического чертежа производится разметка элементов кор­пуса на плазе и обеспечивается контроль за правильностью сборки корпу­са.

б) Главные размеры (размерения) корабля.

Прежде чем рассматривать главные размеры, объясним понятия «форш­тевень», «ахтерштевень», «носовой и кормовой перпендикуляры».

Конструктивно нос и корма корабля заканчиваются штевнями. При этом носовой штевень называется форштевнем, а кормовой - ахтерштевнем.

Перпендикуляры к основной плоскости, проведенные в ДП через точки пересечения штевней с плоскостью КВЛ, называют соответственно носовым и кормовым перпендикулярами (НП,КП).

Главные размеры корабля - длина, ширина, осадка и высота бор­та измеряются параллельно главным плоскостям проекций и наряду с тео­ретическим чертежом имеют важное значение для характеристики его вели­чины.

Их принято разделять на две группы:

- размеры, не связанные с положением корабля относительно поверх­ности воды (чисто конструктивные размеры);

- размеры, связанные с этим положением и характеризующие деление корпуса корабля на надводную и подводную части (от КВЛ).

К первой группе главных размеров относятся:

L_нб - наибольшая длина - расстояние между перпендикулярами к ОП, опу­щенными из крайних точек штевней;

B_нб - наибольшая ширина - расстояние между плоскостями батоксов, ка­сательными к корпусу корабля;

H_б - высота борта - расстояние от ОП до линии пересечения верхней палубы и борта, измеренное на миделе.

Во вторую группу главных размеров корабля входят:

L_квл - длина по КВЛ - расстояние между носовым и кормовым перпендикулярами;

B_квл - ширина по КВЛ - расстояние между плоскостями батоксов, касательными к КВЛ;

T_квл - средняя осадка - расстояние между ОП и плоскостью КВЛ;

F_б - высота надводного борта при миделе - разность между высотой борта и средней осадкой.

Главные размеры первой группы являются габаритными размерами ко­рабля. Они необходимы для оценки возможности прохода корабля в узкос­тях и шлюзах, по мелководному фарватеру, при швартовках, постановке в док и в других случаях.

Размерами второй группы можно характеризовать корабль, имеющий любую осадку, при этом размеры L, B и T обозначаются без индексов.

Главные размеры на теоретическом чертеже относятся к теоретичес­кой поверхности корпуса корабля, т.е. не включают толщину обшивки кор­пуса и выступающие части.

в) Соотношение главных размеров и коэффициенты теоретического чертежа.

Указанные соотношения и коэффициенты позволяют приближенно оцени­вать форму корпуса корабля и устанавливать закономерности ее влияния на мореходные и эксплуатационные качества корабля.

Наиболее часто употребляются следующие соотношения главных разме­ров корабля: L/В, L/Т, В/Т, L/Н_б, Н_б/Т.

Например, отношение L/В влияет на ходкость, устойчивость на курсе и поворотливость. Чем больше это отношение, тем лучше ходкость и ус­тойчивость на курсе, но хуже поворотливость.

Чем больше отношение В/Т, тем лучше остойчивость корабля, но кач­ка при этом становится более резкой и ходкость корабля ухудшается. При увеличении Н/Т улучшается непотопляемость.

Коэффициенты теоретического чертежа характеризуют полноту формы подводной части корпуса корабля и его мореходные качества. Основными коэффициентами теоретического чертежа являются:

- коэффициент полноты конструктивной ватерлинии:

ά = S/LB

где S - площадь конструктивной ватерлинии;

ά = 0,69 – 0,75;

- коэффициент полноты мидель-шпангоута:

β = ω_Ø/ВТ,

где ω_Ø - погруженная площадь мидель-шпангоута;

β= 0,75 – 0,90;

- коэффициент полноты водоизмещения (общей полноты)

δ = V/LBT

где V - объем подводной части корпуса (объемное водоизмещение);

δ= 0,40 – 0,60

г) Посадка корабля.

Посадка корабля определяет его положение относительно поверхности спокойной воды.

Основными параметрами посадки корабля являются средняя осадка, дифферент и крен.

Средняя осадка Т рассчитывается по формуле:

Т = (Т_н+Т_к)/2

где Т_н - осадка носом, м;

Т_к - осадка кормой, м.

В процессе плавания Т_н и Т_к определяются по маркам углублений (осадок), которые представляют собой белые горизонтальные полосы и цифры, нанесенные на корпус корабля с обоих бортов в районе штевней и показывающие расстояние от основной плоскости до нижней кромки цифры. Высота цифр и расстояние между ними (по перпендикуляру к ОП) равны од­ному дециметру.

Марки углублений дают возможность судить о некоторых тактико-тех­нических характеристиках корабля, поэтому на военных кораблях иногда применяют кодирование системы их представления. Расшифровка истинных значений осадок носом и кормой производится в соответствии с корабель­ными инструкциями.

Дифферент характеризует наклонение корабля относительно попереч­ной оси и может выражаться в линейных и угловых величинах. Линейная величина дифферента (∆) определяется как разность осадок носом и кор­мой.

∆ = Т_н - Т_к

При этом если Т_н > Т_к, дифферент на нос, если Т_н < Т_к, дифферент на корму, если Т_н = Т_к, то говорят, что "корабль сидит на ровном ки­ле". Угловая величина дифферента (φ) определяется по дифферентометру или рассчитывается по формуле:

φ = tgφ (57,3) = (∆/L) 57,3.

Угол крена (θ) характеризует наклонение корабля относительно про­дольной оси. Крен корабля измеряется по кренометру, θ > 0 при крене на правый борт. Если θ = 0, то говорят, что "корабль сидит прямо".

Посадка корабля считается нормальной, если он, не имея хода, си­дит прямо с углублением Т и незначительным дифферентом на нос, а на ходу - с незначительным дифферентом на корму.

Таким образом корпус является основным конструктивным элементом корабля и от него в первую очередь зависит обеспечение кораблю требуе­мых мореходных качеств. Корпус корабля представляет собой сложную конструкцию, состоящую из ряда отдельных составных частей, которые мы рассмотрим в следующем вопросе занятия.

СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ КОРПУСА КОРАБЛЯ И ИХ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Понятие «корпус корабля» включает в себя основной корпус, надс­тройку и мачты.

Основной корпус является наиболее ответственной частью корпуса. Он представляет собой прочную водонепроницаемую оболочку обтекаемой формы с острыми носовыми обводами и несколько тупыми кормовыми. Внутри основного корпуса размещаются главная энергетическая установка, боепри­пасы, средства защиты корабля, все его энергозапасы, продовольствие, наиболее важные системы и устройства, а также личный состав.

Конструктивно основной корпус корабля состоит из листов обшивки и подкрепляющего его набора. Обшивка выполняет роль водонепроницаемой оболочки. Набор представляет собой каркас из продольных и поперечных связей. Они прочно соединены между собой и с обшивкой и придают корпу­су корабля необходимую форму, общую и местную прочность и жесткость.

Главными частями основного корпуса корабля являются: днище, бор­та, палубы, платформы, главные поперечные и продольные переборки и оконечности.

Днище обеспечивает герметичность корпуса снизу. У современных ко­раблей водоизмещением более 500т днище имеет второе дно, которое прос­тирается от борта до борта примерно на 2/3 длины корабля под жизненно важными его частями. Назначение второго дна - предохранение внутренних помещений корабля от попадания в них воды при повреждении наружной об­шивки днища. В междудонном пространстве располагаются топливные, мас­ляные и водяные цистерны судового запаса. Днище - самая прочная и жесткая корпусная конструкция. На нем располагаются фундаменты под главные и крупные вспомогательные механизмы.

Борта обеспечивают герметичность корпуса с боков. Они простираются от района скулы до верхней палубы. Если смотреть с кормы в нос кораб­ля, то слева будет левый борт, а справа - правый борт.

Палубами называются горизонтальные непроницаемые конструкции, разделяющий корпус корабля по высоте и расположенные по всей длине и ширине.

Палуб у кораблей может быть несколько. Крупные корабли (типа крейсеров) обычно имеют верхнюю, среднюю и нижнюю палубы. Корабли среднего водоизмещения (типа эскадренных миноносцев) обычно имеют не более двух палуб, которые называются верхней и нижней палубами. Не­большие корабли (типа сторожевых кораблей, тральщиков и т.п.) имеют только одну верхнюю палубу. Она герметизирует корпус сверху. Ее еще иногда называют палубой непотопляемости. Верхняя палуба корабля в продольном направлении имеет седлова­тость, которая улучшает его мореходность.

Носовая часть палубы называется баком, средняя - шкафутом, кормо­вая - ютом.

Палубы, идущие не по длине и ширине корабля, называются платфор­мами. Они получаются, как правило, из-за наличия у корабля энергети­ческих отсеков большой высоты и ширины. В результате непрерывность па­луб нарушается, они образуют платформы - носовые, средние и кормовые. Небольшие корабли имеют обычно только платформы в носу и корме.

Главные поперечные и продольные переборки делят основной корпус корабля на водонепроницаемые отсеки и обеспечивают непотопляемость ко­рабля.

На современных кораблях обычно ставят только поперечные перебор­ки. Их количество колеблется от 5-7 у небольших кораблей до 18-20 у крупных кораблей. Главные поперечные переборки обязательно доводятся до верхней палубы (палубы непотопляемости). В случае получения кораб­лем пробоины они должны сдержать напор воды и не допустить ее попада­ние из аварийного отсека в смежные. Главные поперечные переборки, ог­раничивающие оконечности корабля, называются концевыми главными попе­речными переборками (соответственно носовой и кормовой).

Оконечностями называются части основного корпуса, расположенные от главных концевых переборок в сторону штевней. У корабля бывает две оконечности - носовая и кормовая.

Штевни - это мощные фигурные балки, являющиеся в носу и корме ко­рабля продолжением вертикального киля - самой мощной продольной связи днища. В носу располагается форштевень, в корме - ахтерштевень. Штевни соединяют между собой бортовые и днищевые листы наружной обшивки кор­пуса.

Шпангоут - это любое сечение корпуса корабля плоскостью, парал­лельной плоскости мидель-шпангоута. Расстояние между двумя смежными шпангоутами называют шпацией. У современных кораблей различают три ви­да шпации:

- теоретическую, равную расстоянию между соседними теоретическими шпангоутами (она равна 1/20 длины корабля);

- практическую, применяемую при разработке чертежей общего распо­ложения; она используется для определения места расположения механиз­мов, помещений и т.п. и обычно принимается равной 0,5 м; марки практи­ческих шпангоутов наносятся на верхней палубе у борта;

- фактическую (конструктивную), равную расстоянию между соседними шпангоутами, выполненными в металле. У поперечной системы набора фак­тическая шпация составляет всего 50-90 см.

Палубными надстройками называются закрытые помещения, расположен­ные на верхней палубе. Носовая надстройка, идущая от борта до борта, называется полубаком, средняя - спардеком, а кормовая полуютом. Эти надстройки являются прочными. К надстройкам относятся также машинные и котельные кожухи и рубки. Они являются легкими, толщина листов у них меньше, чем у основного корпуса и прочных надстроек.

Рубками называются короткие надстройки, не доходящие по ширине до бортов. Обычно они именуются по своему назначению: ходовая рубка, бое­вая рубка.

На верхней палубе или палубе полубака устанавливаются мачты, гру­зовые стрелы, являющиеся рангоутом корабля.

Мачты представляют собой металлические конструкции, прочно соеди­ненные с корпусом корабля. Они предназначены для размещения различных постов наблюдения, антенн, ходовых огней корабля и огней на стоянке, поднятия различных сигналов и флагов на корабле, поддержания грузовых стрел.

Наиболее широкое распространение в настоящее время на боевых ко­раблях получили стержневые (3-, 4-х и многоногие) и башенноподобные мачты.

Большие корабли имеют, как правило, две мачты: носовую (фок-мач­та) и кормовую (грот-мачта).

Для подъема военно-морского флага на ходу корабля и гафельных ог­ней в кормовой части мачты устанавливается наклонная конструкция - га­фель.

На каждом проекте корабля расположение и наличие надстроек, мачт, и рубок различно. Отличаются также различные классы кораблей и по фор­ме основного корпуса. Таким образом корабли различных классов имеют определенные конструктивные особенности.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ НАДВОДНЫХ КОРАБЛЕЙ ОСНОВНЫХ КЛАССОВ.

В зависимости от наличия и расположения на корабле прочных надс­троек и формы корпуса корабля в целом различают несколько основных ар­хитектурных типов надводных кораблей: гладкопалубный, короткополубач­ный, длиннополубачный, гладкопалубный с полуютом, трехостровной.

Гладкопалубный тип широко применяется на крейсерах, больших про­тиволодочных кораблях, эскадренных миноносцах, торпедных и ракетных катерах и авианосцах. Авианосцы имеют плоскую палубу без седловатости. Все эти корабли имеют надстройки, но не доходящие по ширине до бортов.

Короткополубачный тип применяется на тральщиках, некоторых проек­тах катеров и сторожевых кораблей.

Длиннополубачный тип применяется на крейсерах, тральщиках, эскад­ренных миноносцах.

Гладкопалубный с полуютом находит применение на кораблях с ГТУ, десантных кораблях и танкерах.

Трехостровной архетектурный тип находит применение на судах вспо­могательного флота - крупных сухогрузах и т.п.

ПОНЯТИЕ О КОРАБЕЛЬНОМ ПЕРЕКРЫТИИ И СИСТЕМАХ НАБОРА КОРПУСА КО­РАБЛЯ

Корабельным перекрытием называется плоская конструкция, состоя­щая из листов и балок набора двух взаимно перпендикулярных направле­ний, жестко связанных между с собой и листами.

С точки зрения этого определения корпус корабля (борта, палубы, платформы, днище, переборки) состоит из отдельных перекрытий. В каждом корабельном перекрытии различают балки главного направления и перек­рестные связи.

Балками главного направления (БГН) считаются те связи набора, ко­торых по направлению большинство в данном перекрытии.

Перекрестными связями (ПС) называются балки, перпендикулярные балкам главного направления.

БГН - это не обязательно самые крупные балки набора. В основу разделения балок положена не величина , а количество балок того или иного направления.

БГН и ПС образуют опорный контур для листов, придавая им жест­кость и устойчивость. В зависимости от ориентации БГН относительно дли­ны корабля различают две системы набора перекрытия: продольную и попе­речную.

Система перекрытия считается продольной, если БГН ориентированы вдоль длинны корабля, и поперечной, если БГН ориентированы поперек.

Поскольку корпус корабля выполнен из отдельных перекрытий, то в зависимости от того, по какой системе выполнены основные корпусные пе­рекрытия, различают системы набора корпуса в целом.

Если основные корабельные перекрытия (палубы, борта, днище) вы­полнены по продольной системе набора то говорят что корпус корабля вы­полнен по продольной системе набора.

Если основные корабельные перекрытия выполнены по поперечной сис­теме набора, то соответственно и корпус корабля выполнен по поперечной системе набора.

Если часть основных перекрытий выполнена по продольной системе набора, а часть по поперечной, то система набора такого корпуса счита­ется продольно-поперечной (смешанной).

а) Конструкция корпуса корабля, выполненного по поперечной системе набора.

При постройке небольших кораблей и судов вспомогательного флота, а также прочного и легкого корпусов подводных лодок широкое применение находит поперечная система набора корпуса. Для деревянных судов и ка­теров она является основной. Балками главного направления в этой сис­теме набора являются шпангоуты, ветви которых у палубы, борта и днища имеют свое название.

Корпус по поперечной системе набора выполняется следующим обра­зом.

Палубное перекрытие состоит из палубного настила и набора. Настил сваривается из отдельных листов.

Продольные сварные швы называются пазами, а поперечные - стыками. Лист палубного настила, примыкающий к борту, делается утолщенным на 1- 2 мм и называется палубным стрингером.

Набор палубного перекрытия состоит из бимсов, играющих роль БГН, и карлингсов, выполняющих роль ПС. Бимсы обычно выполняются полосо­бульбового профиля, а карлингсы - составного таврового профиля, высо­той в 1,5 - 2 раза большей, чем бимсы. В стенке карлингса делаются вы­резы для охвата бимсов. Карлингсы и бимсы привариваются к палубному настилу. Место прохода бимсов через карлингс обваривается. Опираются карлингсы на поперечные переборки.

 

Бортовое перекрытие состоит из бортовой обшивки, выполняемой из отдельных поясов, сваренных по пазам и стыкам, и набора. Верхний лист бортовой обшивки делается на 1 - 2 мм толще и называется ширстречным поясом. Несколько утолщенным делается также пояс обшивки в районе ва­терлинии. Он называется ледовым поясом и служит для увеличения местной прочности на случай плавания корабля в мелкобитом льду. Слегка утолща­ется и лист бортовой обшивки в районе скулы - так называемый скуловый пояс.

Утолщение палубного стрингера, ширстречного и скулового поясов бортовой обшивки делается для повышения общей продольной прочности корпуса при плавании его на волнении.

Набор бортового перекрытия состоит из бортовых стоек шпангоута, являющихся БГН, и бортового стрингера, играющего роль ПС.

Бортовые стойки выполняются из полособульбов, а бортовой стрингер из составного сварного таврового профиля, как и карлингс. Бортовой стрингер служит промежуточной опорой для бортовых стоек, а сам опира­ется на поперечные переборки.

Бортовые стойки привариваются к бимсам и дополнительно раскрепля­ются кницами. Кницами же подкрепляются полки карлингсов и бортового стрингера. Бортовой стрингер ставится у кораблей с высоким бортом при отсутствии промежуточных платформ и палуб.

Днищевое перекрытие, выполненное из поперечной системы набора, устроено следующим образом. Листы наружной обшивки подкрепляются по­перечным набором - листами флора. Листы флора вырезаются по форме дни­ща из листовой стали и идут от нижней кромки бортовой стойки до верти­кального киля.

Вертикальный киль - это сплошной утолщенный лист, идущий вдоль всего днища в диаметральной плоскости. Листы флора разрезаются на вер­тикальном киле и привариваются к нему.

Параллельно вертикальному килю идут днищевые стрингеры, которые разрезаются на листах флора и привариваются к ним. Такие стрингеры на­зываются интеркостельными. В листах флора и днищевых стрингерах делают вырезы для облегчения конструкции.

Бимсы, бортовые стойки илисты флора, жестко соединенные друг с другом с помощью книц, образуют шпангоутную раму, которая обеспечивает поперечную прочность корабля и устойчивость листов наружной обшивки. Карлингсы, стрингеры и вертикальный киль, выполняющие роль перекрест­ных связей, служат промежуточной опорой для бимсов, бортовых стоек и листов флора, и также обеспечивают устойчивость листов наружной обшив­ки.

При большом расстоянии между переборками под карлингсы устанавли­вают промежуточные опоры - пиллерсы. Они обычно имеют трубчатую форму и опираются на пересечение днищевого стрингера с листом флора. Раск­репляются пиллерсы с помощью книц.

Продольная прочность корабля, выполненного по поперечной системе набора, обеспечивается только листами палубного настила, бортовой об­шивки, днища и вертикальным килем.

Достоинствами поперечной системы набора корпуса корабля являются:

- простота конструкции;

- легкость стыковки секций корпуса при постройке корабля;

- возможность обеспечения непроницаемости главных поперечных пе­реборок из-за отсутствия большого числа продольных связей;

- относительно невысокая стоимость.

Наряду с рассмотренными достоинствами, поперечная система набора корпуса обладает и рядом существенных недостатков, к основным из кото­рых можно отнести:

- большое число гибочных работ;

- невозможность обеспечения общей продольной прочности корпуса корабля при большом отношении длины корпуса к его ширине (достигающей одного порядка).

Именно по второй из названных причин корпусы современных боевых кораблей по поперечной системе набора не строятся.

б) Особенности конструкции корпуса корабля, выполненного по продольной системе набора.

Главный недостаток, присущий поперечной системе набора корпуса, можно устранить, если корпус корабля выполнить по продольной системе набора.

Продольная система набора корпуса применяется на судах среднего и большого водоизмещений. Для боевых кораблей она вообще является основ­ной и применяется даже на кораблях небольшого водоизмещения. Эта сис­тема набора была изобретена в России и впервые применена в 1848 г. на шхуне «Александра». Изобретателем ее явился М.Д. Портнов. Теоретичес­кое обоснование рациональности этой системы набора для кораблей сред­него и большого водоизмещений сделал профессор И.Г. Бубнов в 1902 г.

Главный внешний отличительный признак продольной системы набора корпуса - наличие большого количества продольных ребер жесткости (ПРЖ), обычно полособульбового профиля. ПРЖ устанавливаются по всей наружной обшивке, настилам палуб, платформ и второго дна на расстоянии 300 - 450 мм. Они идут непрерывно по всему кораблю и опираются на по­перечный набор. Этот поперечный набор здесь значительно мощнее, чем у поперечной системы набора, но расставлен реже. Конструктивная шпация здесь составляет 1,5 - 3 м. Основные корабельные перекрытия выполняют­ся следующим образом.

Палубное перекрытие состоит из палубного настила и набора. Примы­кающие к борту пояса настила делаются утолщенными и называются палуб­ными стрингерами. Продольный набор состоит из непрерывных ПРЖ и кар­лингсов. Они являются БГН палубного перекрытия. Роль ПС выполняют рам­ные бимсы. Они выполняются обычно из составного таврового профиля и служат опорой для ПРЖ. Для прохода ПРЖ в рамных бимсах делаются выре­зы. На карлингсах рамные бимсы разрезаются и привариваются к ним.

Бортовое перекрытие в качестве БГН имеет бортовые ПРЖ и стринге­ры. Роль ПС выполняют рамные стойки шпангоутов. Ширстречный пояс бор­товой обшивки с палубным стрингером на крупных кораблях часто соединя­ется на клепке. Делается это чтобы исключить переход трещин с палубы на борт (и наоборот), который мог бы привести к перелому корабля.

Днищевое перекрытие, выполненное по продольной системе набора, имеет сложную конструкцию.

Продольный набор днища состоит из непрерывного вертикального ки­ля, днищевых стрингеров и ПРЖ. Последние идут по всей наружной обшив­ке, настилу второго дна, вертикальному килю и днищевым стрингерам.

Крайний к борту стрингер называется скуловым. Эти связи являются балками главного направления (БГН).

Перекрестными связями днища являются листы флора, которые разре­заются на стрингерах. Листы флора являются как бы продолжением борто­вых стоек шпангоутов, образуя вместе с ними и рамными бимсами мощные шпангоутные рамы.

Междудонное пространство имеет высоту 60-70 см и используется под топливные, масляные и водяные цистерны. Они разделяются непроницаемыми листами флора. ПРЖ проходят через них герметично. Промежуточные листы флора являются проницаемыми, в них для облегчения делаются вырезы, ко­торые окаймляют пояском.

Для доступа в цистерны личного состава в целях их чистки и окрас­ки на настиле второго дна имеются герметические закрывающиеся горлови­ны.

Если рядом располагаются топливные и водяные цистерны, то между ними устраивают каффердамы - пустые цистерны. Их назначение - предотв­ратить смешение топлива и воды в случае неплотности стенок.

Продольная прочность корпуса при продольной системе набора обес­печивается листами наружной обшивки, настилами платформ и палуб, вто­рого дна, вертикальным килем, стрингерами, карлингсами и всеми про­дольными ребрами жесткости.

Корпус, выполненный по продольной системы набора, позволяет вы­держивать действие большого изгибающего момента, то есть хорошо обес­печивает общую продольную прочность корабля. Кроме того, наличие боль­шого числа ПРЖ обеспечивает хорошую устойчивость листов палубы и днища при продольных сжимающих нагрузках, что позволяет применять листы из высокопрочной низколегированной стали меньшей толщины.

Основными недостатками продольной системы набора корпуса являются следующие:

- наличие высокого рамного набора, что приводит к уменьшению внутреннего полезного объема для размещения оборудования и вооружения;

- большое количество отверстий в поперечном наборе для прохода продольных ребер жесткости;

- сложность стыковки секций на стапеле;

- большая стоимость постройки корпуса.

Тем не менее, несмотря на названные недостатки, именно продольная система набора применяется в военном кораблестроении, так как она в наибольшей степени удовлетворяет требованиям, предъявляемым к характе­ристикам корпусов боевых кораблей ВМФ.

 

ВЫВОДЫ.

Корпус основная и наиболее ответственная часть корабля. Он опре­деляет архитектурный тип корабля, от формы и размеров корпуса зависит обеспечение мореходных и боевых качеств корабля. Корпус корабля предс­тавляет собой сложную конструкцию состоящую из отдельных частей, каж­дая из которых несет определенное назначение. Основное требование к корпусу это обеспечение достаточной прочности. Выполнение этого требо­вания достигается как за счет использования определенных материалов, так и путем применения для каждого типа корабля определенной системы набора корпуса.

На современных боевых кораблях применяется продоль­ная система набора корпуса, отличительной чертой которой является на­личие большого количества ПРЖ (продольных ребер жесткости). Попереч­ная система набора применяется при постройке небольших судов, катеров, шлюпок, а также является основной системой набора при постройке под­водных лодок.