Текст книги "Курс подготовки судоводителей маломерных судов"

ГЛАВА 2
Устройство судна

Рис. 1 Типичная моторная яхта

1 – Носовой релинг; 2 – Форлюк; 3 – Кранцы; 4 – Леерноя стойка; 5 – Леерное ограждение; 6 – Штурманский мостик; 7 – УКВ антенна; 8 – GPS антенна; 9 – Навигационные огни; 10 – Телевизионная антенна; 11 – Радиолокационная антенна; 12 – Кормовая палуба; 13 – Спасательная подкова; 14 – Шлюпбалка; 15 – Спасательный плот; 16 – Платформа для купания; 17 – Палубный душ; 18 – Кранцы; 19 – Транец; 20 – Механизм рулевого привода; 21 – Топливный танк; 22 – Гребной винт; 23 – Кронштейн гребного вала; 24 – Гребной вал; 25 – Ватерлиния; 26 – Утка; 27 – Надводный борт; 28 – Кают-компания; 29 – Обеденный стол; 30 – Правый двигатель; 31 – Камбуз; 32 – Правый бортовой огонь; 33 – Контрольно-измерительные приборы; 34 – Навигационные приборы; 35 – Каюта; 36 – Гальюн с душем; 37 – Носовая каюта – кубрик; 38 – Форштевень.

Основные элементы судна

Маломерное судно, как и любое транспортное судно, по своей композиции делится на корпус (само судно) и надстройку или рубку. надстройка – конструкция над корпусом судна, являющаяся продолжением его бортов, или помещение, расположенное на палубе по всей ширине судна (корпуса).

Рубка – конструкция на палубе, не занимающая всей ширины корпуса судна (остаются проходы на палубе вдоль бортов). На маломерных судах рубкой часто называют помещения для управления судном и двигателем.

Носовая часть палубы называется баком, надстройка над ним – баковой. Кормовая часть палубы называется ютом, надстройка над ним ютовой. Надстройки и отдельные имеют только крупные катера и моторные яхты. Большинство моторных катеров имеет надстройку, где рубка совмещается с помещением для пассажиров. Вместо надстройки часто устанавливают бортовые ограждения от захлестывания воды, с ветровым стеклом и неполным постоянным или откидным тентом.

Корпус судна является основной частью судна, он состоит из набора и обшивки. Набор состоит из продольных и поперечных связей, служащих основанием для обшивки – оболочки судна, обеспечивающей корпусу водонепроницаемость и совместно с набором прочность и жесткость. Очертания корпуса, как правило, плавны, заострения характерны только для носа и кормы.

Переднюю оконечность судна называют носовой, а заднюю – кормовой, боковые стороны, или стенки корпуса, называют правым и левым бортами, если смотреть с кормы на нос судна. Часть корпуса, находящуюся под водой, называют подводной, а над водой – надводной. Нижнюю часть корпуса называют днищем, а верхнюю, горизонтальную, – палубой. Палуба на маломерных судах, например мотолодках, может отсутствовать.

Для более полного представления об устройстве корпуса маломерного судна на рис.1 изображена схема корпуса современно го металлического катера.

Элементы набора

Судовым набором называется совокупность продольных и поперечных балок, образующих каркас судна, корпуса.

Набор корпуса судна являясь каркасом, делается из наиболее прочных материалов. Состоит он из продольных и поперечных связей. Основной продольной связью является киль, установленный в диаметральной плоскости судна. У деревянных судов он представляет собой прочный брус из крепких пород дерева (дуб, ясень и т. п.), а у металлических – утолщенную полосу металла. В носовой части судна непосредственно к килю присоединяется форштевень. Это загнутый кверху брус или металлический угольник, являющийся продолжением киля. Подобный брус или угольник, но установленный в кормовой части, называется ахтерштевнем. У деревянных судов форштевень и ахтерштевень, как и киль, изготовляют из прочных пород дерева. Кормовая часть моторных судов обычно заканчивается транцем. Он представляет собой раму из брусков дерева тверядых пород, обшитую снаружи досками или фанерой. Транец надежно крепится к килю. Для судов с подвесными моторами транцы должны быть повышенной прочности, так как они воспринимают упор гребного винта и вибрацию работающего двигателя.

Продольные и поперечные балки судового набора располагаются в определенной последовательности, называемой системой набора. В зависимости от соотношения продольных и поперечных балок системы набора подразделяются на: продольную, по перечную и комбинированную (рис.2)

Рис. 2 Системы набора

Продольными элементами (балками) судна являются:

Киль продольная балка днищевого набора, проходящая посередине ширины судна;

Форштевень переднее конструктивное оформление (продолжение киля), им заканчивается набор корпуса судна с носа.

ахтерштевень конструктивное оформление кормовой оконечности судна (продолжение киля), им оканчивается набор корпуса судна с кормы. На моторных лодках с кормы находится транцевая доска (транец).

Стрингеры продольные балки днищевого и бортового набора. В зависимости от места расположения они бывают: бортовые, днищевые и скуловые;

Карлингсы продольные подпалубные балки;

Продольные ребра жесткости продольные балки меньшего профиля, чем у стрингеров и карлингсов. По месту расположения они называются подпалубными, бортовыми или днищевыми и обеспечивают жесткость наружной обшивки и настила палубы при продольном изгибе.

Поперечные элементы (балки) судна:

Флоры поперечные балки днищевого набора, протянувшиеся от борта до борта. Они бывают водонепроницаемые, сплошные и бракетные;

Шпангоуты вертикальные балки бортового набора, которые соединяются внизу с флорами при помощи книц. Кница это деталь из листовой стали треугольной формы, используемая для соединения различных деталей корпуса. На малых судах (лодках) флоры могут отсутствовать и шпангоуты являются цельными балками бортового и днищевого набора.

Бимсы поперечные балки подпалубного набора, проходящие от борта до борта. При наличии вырезов в палубе бимсы разрезаются и называются полубимсами. Они одним концом соединяются со шпангоутом, а другим крепятся к массивному комингсу, который окаймляет вырез в палубе, с целью компенсации ослабления палубного перекрытия вырезами. На рис. 3 изображено простейшее устройство корпуса маломерного судна с указанием основных элементов набора, а на рис. 4 представлен более полный набор корпуса деревянной моторной лодки.

Рис. 3 Устройство корпуса маломерного судна место крепления

Рис. 4 Элементы набора деревянного корпуса моторной лодки

Рис. 5 Разрез катера

1 – перо руля, 2 – гельмпорт, 3 – румпель секторного типа, 4 – транец, 5 – отверстие газовыхлопа, 6 – настил палубы, 7 – привальный брус, 8 – решетка воздухозаборника, 9 – степс, 10 – кормовой флагшток, 11 – клотик флагштока, 12 – кормовой сигнальный огонь, 13 – шахта воздухозаборника, 14 – фальшборт, 15 – платформа кокпита, 16 – задрайка, 17 – леер (релинг), 18 – дверь фальшборта, 19 – крышкалюка, 20 – поручень, 21 – комингс люка моторного отсека, 22 – крыша ходовой рубки, 23 – сиденье рулевого, 24 – штурвал, 25 – карлингс 26 – бортовой сигнальный (отличительный) огонь, 27 – топовый сигнальный огонь, 28 – клютик мачты, 29 – пульт управления судном, 30 – бимс, 31 – мачта, 32 – подушка крепления мачты, 33 – крыша кубрика (каюты), 34 – водонепроницаемая переборка, 35 – швартовная утка, 36 – киповая планка, 37 – комингс люка, 38 – горловина (лаз в переборке), 39 – бимс, 40 – таранная переборка, 41 – лобовая стойка кубрика, 42 – комингс кубрика, 43 – боковая стоика кубрика, 44 – переборка, 45 – стенка кубрика, 46 – водонепроницаемая переборка, 47 – бортовой стрингер, 48 – фундамент двигателя, 49 – полубимс, 50 – комингс кокпита, 51 – ахтерпиковая переборка, 52 – кронштейн гребного вала, 53 – гребной винт

Шпангоуты судна нумеруются от носа к корме. Расстояние между шпангоутами называется шпацией. Вертикальные, отдельно стоящие стойки круглого или иного сечения, называются пиллерса ми. Пиллерс служит для подкрепления палубы и в своей нижней части упирается в места пересечения флор (шпангоутов на малых судах) с днищевыми продольными балками (киль, стрингер, кильсон), а в верхней части бимсов с карлингсами.

Корпус судна может быть разделен на отдельные отсеки при по мощи поперечных и продольных водонепроницаемых переборок.

Крайняя носовая часть судна между форштевнем и первой переборкой называется форпик, а крайний кормовой отсек ахтерпик.

У моторных лодок водонепроницаемая конструкция у транца, об разующая нишу и предназначенная для размещения лодочного мотора, называется моторной нишей.

Моторную нишу, расположенную выше уровня воды и снабженную шпигатами отверстиями для слива воды, называют нишей-рецессом.

На рис. 5 показан разрез катера для пояснения основных наименований его корпуса и надстроек.

Главные размерения судна

Основными элементами, отличающими одно судно от другого, являются их геометрические характеристики: длина, ширина, высота борта и осадка. Эти характеристики своего судна, или, как их называют, главные размерения, судоводитель должен знать. Изменения размерений, зависящие одно от другого, например осадку и высоту надводного борта, он должен проверять.

Изменение количества груза и людей на борту меняет осадку и высоту надводного борта, создает крен и дифферент, что отражается на навигационных качествах судна: плавучести, остойчивости, ходкости, устойчивости на курсе и др.

Различают теоретические размерения (расчетные, конструктивные главные размерения), соответствующие теоретическому чертежу судна, и габаритные – наибольшие размеры с учетом выступающих частей судна. Для определения различных качеств судна, а также в повседневной его эксплуатации учитываются теоретические размерения.

Теоретический чертеж судна это совокупность кривых, изображающих поверхность корпуса судна. На основании теоретического чертежа производятся расчеты и постройка судна. Для наглядного представления о наружных очертаниях (обводах) корпуса принято условно изображать его в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. (См. рис. 6)

Pиc. 6 Основные плоскости корпуса судна

Диаметральная плоскость (ДП) продольно-вертикальная плоскость, делящая судно на две симметричные части: левую и правую. Изображение судна в этой плоскости называется боком.

Плоскость мидель-шпангоута (миделя) поперечно вертикальная плоскость, проходящая через середину судна. Обозначается значком . Изображение судна в этой плоскости называется корпусом.

Основная плоскость (ОП) горизонтальная плоскость, проходящая через нижнюю точку теоретической поверхности корпуса судна в плоскости мидельшпангоута. Изображение судна в этой плоскости называется полуширотой.

Основная линия (ОЛ) линия пересечения основной и диаметральной плоскостей судна. Каждая из секущих плоскостей, пересекаясь с корпусом, образует некоторую линию. В результате пересечения корпуса судна плоскостями, параллельными ДП, об разуется боковая проекция (бок). Линии сечения на боке называются батоксами.

Аналогично получаются и две другие проекции: полуширота и корпус. На первой линии сечения называются ватерлиниями, на второй шпангоутами.

В судовождении же особенно важными являются габаритные главные размерения. их обозначения:

Длина наибольшая (Lнб) расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками носа и кормы судна без учета выступающих частей.

Длина габаритная (Lгб) максимальная длина судна с учетом выступающих частей.

Длина конструктивная (Lгб) длина, измеренная между носовым и кормовым перпендикулярами конструктивной ватерлинии.

При этом конструктивная ватерлиния (КВЛ) ватерлиния, принятая за основу построения теоретического чертежа и соответствующая полученному предварительным расчетом полному водоизмещению судна.

Рис. 7 Главные размеры судна

Ширина наибольшая (Внб) расстояние по КВЛ, измеренное в самой широкой части судна без учета выступающих частей.

Ширина габаритная (Вгб) максимальная ширина судна в самой широкой части с учетом выступающих частей (привального бруса, ограждения двигателей, обносов и др.) Ширина на мидель-шпангоуте (В) расстояние по КВЛ в самой широкой части судна.

На рис.7 даны главные размерения судна, как без постоянно выступающих частей (а), так и с ними (б), а кроме того ещё и в поперечных сечениях корпуса (в). Кроме вышеперечисленных к главным измерения относятся ещё:

Высота борта (н) вертикальное расстояние на середине судна (миделе) от внутренней поверхности киля до нижней кромки палубы (или до планширя). Высота надводного борта – разность между высотой борта и осадкой (Н—Т) является величиной переменной. Для обеспечения безопасности плавания – сохранения судном плавучести, остойчивости и непотопляемости – высота надводного борта устанавливается в соответствии с нормами.

Осадка (Т) вертикальное расстояние, измеренное в плоскости мидельшпангоута от уровня спокойной воды, соответствующего грузовой ватерлинии, до низшей точки наружной обшивки или брускового киля, а также до низшей кромки гребного винта; замеряется на стоянке и обычно отличается от осадки на ходу. То же расстояние, замеренное при тех же условиях, но без груза и пассажиров, называется осадкой порожней.

Если судно имеет одинаковую осадку носа и кормы, то говорят, что судно сидит на ровном киле. Положение судна относительно поверхности воды определяется:

• креном наклонением судна относительно продольной оси к одному или другому борту;

• дифферентом (D) наклонением судна относительно поперечной оси, т. е. на нос (тогда осадка Тн) или на корму (тогда осадка Тк).

• Дифферент (Л) определяется как разность между осадкой носом Тн и осадкой кормой Тк. Дифферент вычисляется из большей осадки, т.е. D (Д) = ТкТн (дифферент на корму), D (Д) = ТнТк (дифферент на нос).

• Например, у форштевня Тн надо вычесть меньшую осадку у кормы Тк. Пример: Тн = 140 мм. Тк = 60 мм. D (Д) = ТнТк= 14060 = 80 мм.

Средняя осадка судна равна полусумме осадок носом и кормой: Тср = (Тн+Тк)/2.

Суда обычно строятся из расчета плавания на ровный киль, но практически это бывает редко, так как дифферент зависит от расположения груза, людей, скорости хода. Подчас дифферент создается искусственно.

Изменение количества груза и людей на борту меняет осадку и высоту надводного борта, создает крен и дифферент, что отражается на навигационных качествах судна: плавучести, остойчивости, ходкости, устойчивости на курсе и др.

При переходе из пресной воды в соленую (из реки в море) и наоборот осадка судна изменяется за счет плотности соленой воды. В соленой воде судно имеет осадку меньше, чем в пресной.

Отношение главных размерений судна характеризует навигационные (мореходные) качества и маневренные элементы судна.

Отношение длины судна к ширине L/B характеризует ходкость судна. Для моторных лодок оно находится в пределах 2,3—3,7;

для современных быстроходных глиссирующих 2,3—2,7; для быстроходных открытых катеров 2,3—3,2; для тихоходных открытых катеров повышенной мореходности 2, 8—4, 0; для мореходных катеров 2,3—3,2; моторнопарусных судов 2,5—3,3; для парусных яхт до 5,0; для байдарок до 6,5.

От отношения L/B зависит также управляемость судном. Увеличение этого отношения улучшает устойчивость на курсе, но несколько снижает поворотливость и требует большей площади руля.

Отношение высоты борта к осадке Н/T влияет на остойчивость, непотопляемость и вместимость судна, т. е. Определяет запас водоизмещения. С ростом отношения Н/T увеличивается парусность судна. Величина Н/T для катеров и моторных лодок в зависимости от высоты надводного борта колеблется от 2,0 до 4,0. Наибольшее Н/T имеют мореходные моторные суда. Для парусных яхт Н/T =4/3.

С увеличением отношения ширины к осадке В/T остойчивость судна увеличивается; с уменьшением этого отношения увеличивается устойчивость на курсе.

Чем меньше отношение длины к осадке L/T, тем маневреннее судно. Кроме того отношение длины судна к высоте борта L/T характеризует прочность корпуса моторного судна. Корпус тем прочнее и жестче, чем больше высота борта при той же длине.

Отношение L/H для маломерных судов может изменяться от 6 до 8; меньшее значение относится к наиболее прочным судам с хорошими навигационными качествами.

ГЛАВА 3
Эксплуатационные и мореходные качества судна

В предыдущей главе, говоря о главных размерениях судна, мы коснулись их влияния на эксплуатационные, навигационные (мореходные) и маневренные качества судна. Рассмотрим эти качества поподробнее.

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

Водоизмещение

Различают два вида водоизмещения массовое (весовое) и объемное.

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

Водоизмещение с полным грузом (D), равное суммарной массе корпуса, его механизмов, устройств, груза, судовых запасов, экипажа и пассажиров при наибольшей допустимой осадке и

Водоизмещение порожнем (Do), в этом случае не учитывается масса груза, экипажа и пассажиров, топлива и других запасов.

Ещё один термин, касающийся водоизмещения объёмное водоизмещение (V) это объем подводной части судна в м3.

Расчет производится через главные размерения: V = SLBT, где V – объемное водоизмещение, L, В, Т – соответственно длина, ширина, осадка судна, а S коэффициент полноты водоизмещения, выражающий отношение объемного водоизмещения судна к объему параллелепипеда со сторонами, равными длине, ширине и осадке судна. Для маломерных судов он равен 0,35 0,6, причем меньшее значение коэффициента присуще для небольших судов с острыми обводами.

Для водоизмещающих катеров S = 0,4 0,55, глиссирующих S = 0,45 0,6, моторных лодок S = 0,35 0,5, для парусных судов этот коэффициент колеблется от 0,15 до 0,4.

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

Где γ плотность воды. Для пресной воды γ= 1,0 т/м³, для морской γ =1,025 т/м3.

При одинаковом весовом водоизмещении объемное водоизмещение в пресной воде больше, чем в соленой, так как морская вода имеет большую плотность, а следовательно, и вес.

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

регистровая тонна (р.т.) единица объёма равная 2,83 куб.м., или, что то же самое, 100 куб. футов, служит для обмера судов по регистровому тоннажу.

Для справки: регистровая тонна принята всеми государствами для расчёта валовой вместимости судна в целях возможности ведения единой статистики мирового тоннажа плавающих судов, а также для взимания различных сборов за пользование причалами, проходы через каналы, оплату лоцманам и т.д. Величина одной регистровой тонны была подсчитана, когда впервые в 19 веке, при введении обмера судов по новой единой системе, общую вместимость мирового флота (морского), составлявшего тогда 363 412 500 кубических футов, разделили на его суммарную грузоподъёмность, равнявшуюся тогда 3 700 000 тонн. В результате получилось, что, в среднем, на одну тонну грузоподъёмности приходится объём равный 98,2 кубических фута. Эту величину округлили до 100 куб. футов, что и составило 2,83 кубических метров.

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

V=S1 х Lнб х Внб х н, где:

S1 коэффициент полноты валового объема; Lнб и Внб наибольшие длина и ширина, м.,

Н высота борта в середине судна, измеренная от внутренней поверхности обшивки у киля до уровня планширя (вм).

Для водоизмещающих катеров S1 = 0,55-0,65, глиссирующих S1 = 0,6 0,8, мотолодок S1 = 0,45 0,55, для парусных судов 0,5 0,8.

Пассажировместимость

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

Пассажировместимость зависит от грузоподъемности:

n=G/100, чел (с багажом)

n=G/75, чел (без багажа)

При этом округление полученного результата производится до меньшего целого числа. На маломерном судне наличие оборудованных сидячих мест должно соответствовать установленной для данного судна пассажировместимости.

Пассажировместимость ориентировочно можно рассчитать по формуле:

N=(LhбxBhб)/K человек, где Кэмпирический коэффициент, принимаемый равным:

для моторных и гребных лодок 1,60;

для катеров2,15.

Скорость

Что такое скорость (V) мы все знаем со школьной скамьи, как и формулу её вычисления: V = S/t, где V скорость, S пройденный путь, a t затраченное на это время. Судоводителю маломерного судна рекомендуется знать три скорости: наибольшую (максимальную), которую судно развивает при максимальной мощности двигателя; наименьшую (минимальную), при которой судно слушается руля; среднюю (или крейсерскую) наиболее экономную при сравнительно больших переходах.

На морских судах скорость измеряется в узлах (миля в час), а на судах внутреннего плавания в километрах в час (км/ч).

Для справки:

1 узел -1,852 км/час – 30,8667 м/мин – 0,5144 м/сек

1 км/час – 0,54 узла – 16,6667 м/мин – 0,2778 м/сек

1 м/сек – 3,6 км/час – 60 м/мин – 1,9438 узла.

Автономность и дальность плавания

К эксплуатационным качествам судна можно отнести такие как автономность и дальность плавания.

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

Под понятием дальность плавания для маломерного судна целесообразно считать расстояние, которое судно способно пройти, использовав полностью максимальный запас топлива.

Способность судна держаться на плаву, не переворачиваться и идти ко дну при затоплении характеризуется его мореходными качествами.

К ним относятся: плавучесть, остойчивость и непотопляемость.

Плавучесть

Плавучесть – способность судна плавать при заданной осадке, имея на борту заданное количество людей и груза.

На судно, находящееся на спокойной воде, постоянно действуют две силы: сила тяжести (веса) и сила поддержания (выталкивания). Судно держится на плаву благодаря тому, что силы тяжести, направленные вниз (ко дну), уравновешиваются выталкивающими силами воды, которые возникают в результате гидростатического давления на корпус судна.

Рис. 8 Статические силы, действующие на судно в состоянии покоя

Равнодействующая сил тяжести судна (D), которое находится на ровном киле (рис. 8), приложена в точке, которая называется центром тяжести (ЦТ), а точка приложения равнодействующей выталкивающих сил (сила поддержания С) называется центром величины (ЦВ).

Чтобы судно находилось в равновесии, силы тяжести и поддержания должны быть равны по величине, и направлены в противоположные стороны по одной вертикали, проходящей посередине вдоль судна – диаметральной плоскости (ДП). Если в какой-либо момент эти точки расположатся иначе, то судно будет получать крен и дифферент до тех пор, пока обе точки не расположатся на одной отвесной линии.

Изменяя расположение грузов на судне и перемещая людей, можно изменить положение центра тяжести, что очень существенно для маломерного судна. Несимметричное случайное перемещение центра тяжести создает крен и дифферент, которые плохо отражаются на управлении судном. Но иногда специально создаваемый дифферент улучшает маневренные качества судна, например, его поворотливость, ходкость. В случае течи в корпусе или пробоины, а также попадания воды во время штормовой погоды внутрь судна, увеличивается его масса.

Поэтому судно должно иметь запас плавучести – непроницаемый (для воды) объем корпуса судна, находящийся выше действующей ватерлинии. При отсутствии запаса плавучести судно затонет.

Необходимый для безопасного плавания судна запас плавучести обеспечивается приданием судну в процессе проектирования достаточной высоты надводного борта, а также наличия водонепроницаемых закрытий и переборок между отсеками. При отсутствии таких переборок любая пробоина подводной части корпуса (если нет возможности ее заделать) приводит к полной потере запаса плавучести и гибели судна.

Запас плавучести зависит от высоты надводного борта – чем выше надводный борт, тем больше запас плавучести. Этот запас нормируется минимальной высотой надводного борта, в зависимости от величины которой, для конкретного маломерного судна устанавливаются район плавания и допустимое удаление от берега. Однако следует знать, что чрезмерное произвольное) увеличение высоты надводного борта отрицательно влияет на не менее важное другое качество судна – остойчивость.

Остойчивость

остойчивостью называется способность судна, выведенного из положения нормального равновесия какимилибо внешними силами, возвращаться в свое первоначальное положение после прекращения действия этих сил. К внешним силам, способным вывести судно из положения нормального равновесия, относятся ветер, волны, перемещение грузов и людей, а также центробежные силы и моменты, возникающие при поворотах судна. Судоводитель обязан знать особенности своего судна и правильно их оценивать. Если силы, вызывающие наклонение судна, действуют медленно, то остойчивость называют статической, а если быстро, то динамической.

Рис. 9

Как судно реагирует на нарушение равновесия, вызванное ветром и волнами, зависит от положения метацентра по отношению к центру тяжести. Подводная часть судна изменяет при наклонении вокруг продольной оси свою форму. Вследствие этого точка приложения силы поддержания (центр водоизмещения или величины) из своего начального положения перемещается к погруженной стороне в новое положение, соответствующее углу наклона (крена). При этом новое и первоначальное направления действия выталкивающей силы пересекаются в так называемом «воображаемом метацентре». Истинным метацентром является точка пересечения двух соседних направлений выталкивающей силы. Эта точка при малых углах крена (примерно до 10°) лежит в диаметральной плоскости жания вертикально плавающего судна; при большем угле наклона она находится вне диаметральной плоскости судна на так называемой эволюте. Метацентр это точка, вокруг которой свободно плавающее тело совершает маятниковые колебания. Момент остойчивости спрямляет судно до тех пор, пока центр тяжести при малых углах наклона лежит ниже истинного метацентра и при больших углах наклона ниже воображаемого метацентра, т. е. пока имеется устойчивое равновесие. Если метацентр лежит ниже, то равновесие неустойчиво, т. е. создается момент, который предотвращает возвращение судна в положение равновесия. При совпадении метацентра и центра тяжести равновесие безразличное; не возникает никаких моментов, которые прекращают или поддерживают наклонения.Таким образом, поперечная остойчивость зависит от положения центра тяжести по отношению к истинному или воображаемому метацентру. Расстояние между метацентром и центром тяжести (метацентрическая высота) является, следовательно, мерой способности судна к выпрямлению при нарушающих равновесие воздействиях ветра, волн и несимметричной загрузки.

Момент остойчивости при наклонении судна вокруг продольной оси определяется весом судна, положением центра тяжести и метацентра, а также углом крена. Если у судна в грузу и у судна порожнем метацентрические высоты равны, то сначала, до входа кромки палубы в воду или оголения скулы, нагруженное судно будет более устойчиво против внешних влияний, чем порожнее и, следовательно, более легкое судно. Кроме того, естественно, что судно с тяжелым палубным грузом, у которого общий центр тяжести лежит выше, менее остойчиво, чем судно, у которого тяжелый груз лежит на дне и центр тяжести смещен вниз.

Положение метацентра в большой мере зависит от формы судна, а также от угла крена. Решающую роль играют при этом ширина, высота борта и осадка судна. Если представить себе два судна с различной шириной при крене в 10°, ясно, что для наклонения более широкого судна требуются большие кренящие силы, чем для наклонения узкого; это видно также по входящему в воду и выходящему из воды клинообразному объему. У широкого судна входящий в воду и выходящий из воды объемы, а также путь их перемещения (плечо) больше, чем у более узкого судна. Соответственно различны и перемещения точки приложения выталкивающей силы. Понятно, что у широкого судна метацентр расположен над ватерлинией выше, чем у узкого. Широкое судно, таким образом, более остойчиво, чем узкое.

С другой стороны, если при большем крене кромка палубы входит в воду, а скула оголяется, то путь перемещения вошедшего в воду и вышедшего из нее объемов меньше; следовательно, линия действия подъемной силы проходит через точку приложения выталкивающей силы и пересекает диаметральную плоскость первоначальное направление действия выталкивающей силы в более низкой точке, так что воображаемый метацентр смещается вниз, т. е. ближе к центру тяжести судна. Таким образом, остойчивость при погружении кромки палубы и при выходе скулы уменьшается. Но так как погружение кромки палубы зависит от высоты борта судна над ватерлинией (надводного борта), а выход скулы от осадки судна, то оба эти размеренна в значительной мере определяют поперечную остойчивость судна при больших углах наклонения. Улучшает остойчивость низкое расположение двигателя, топливного бака, сидений и соответствующее размещение грузов и людей.

При шквальном ветре, сильном ударе волны о борт и в некоторых других случаях крен судна увеличивается быстро и возникает динамический кренящий момент. В этом случае крен судна будет увеличиваться и после достижения равенства кренящего и восстанавливающего моментов. Это происходит из-за действия силы инерции. Обычно такой крен в два раза больше крена от статического действия такого же кренящего момента. Поэтому плавание в штормовую погоду, особенно маломерных судов, очень опасно.

Поперечная остойчивость судна на волнении (Рис. 10)

Рис. 10 Поперечная остойчивость судна на волнении

а – судно на спокойной воде,

b – судно на вершине волны,