Что такое водоизмещение судов? топ 7 самых крупных кораблей по водоизмещению

Водоизмещение, дедвейт, грузоподъемность, грузовместимость

Массовое (объемное) водоизмещение — это масса (объем) вытесненной судном воды. Следует помнить, что масса вытесненной воды (массовое водоизмещение) равно массе судна. Поэтому, обычно, и массу судна называют массовым водоизмещением.

Различают водоизмещение в грузу (при осадке по грузовую марку) и водоизмещение порожнем — массу судна, полностью готового к эксплуатации без запасов, груза и экипажа.

Дедвейт — это то количество груза и запасов , которые может взять судно при осадке по грузовую марку.

Грузоподъемность — количество тонн груза, которое может принять судно в данном рейсе.

Грузовместимость — объем грузовых помещений судна. Различают грузовместимость киповую — полезный объем (в м3) грузовых помещений для штучных грузов и грузовместимость зерновую — объем (м3) для сыпучих грузов, которые могут разместиться в грузовых помещениях. Конечно, зерновая вместимость больше, чем киповая, так как сыпучий груз может занять те объемы, которые не доступны для штучного груза (между шпангоутами, стойками, выгородками…).

Под дальностью плавания понимают то расстояние в милях, которое может пройти судно без пополнения запасов. Обычно дальность плавания достигает 10000-20000 миль. Под автономностью понимают длительность пребывания судна в рейсе в сутках без пополнения запасов топлива, провизии и пресной воды. Транспортные суда имеют автономность порядка одного месяца, а специальные (научные, гидрографические, промысловые базы) — до одного года.

Скорость морских судов измеряют в узлах, а речных — в километрах в час. Узел — единица скорости, равная одной морской миле в час (1,852 км/час или 0,514 м/сек).

Повышение скорости весьма эффективно для повышения провозоспособности, но ограничивается необходимостью повышения мощности двигателей и увеличением расхода топлива. Но, тем не менее, наблюдается постепенное повышение скорости судов. (Если в 40-х годах 20-века средняя скорость была 9 — 14 узлов, то теперь она составляет 14 — 19 узлов).

Page 2

Запасом плавучести называется объём водонепроницаемой прочной части корпуса судна, расположенной выше грузовой ватерлинии.

Знаки грузовой марки наносятся на обоих бортах судна на миделе. Диск с горизонтальной полосой называется диском Плимсоля, в честь того, что Самуэль Плимсоль очень много сделал для внедрения грузовой марки. Над горизонтальной полосой у краёв наносятся символы того классификационного общества, под наблюдением которого находится судно (Р — С — Регистр судоходства, L — R — Ллойд регистр, B — V — Бюро Веритас …). В средних условиях плавания допускается загружать судно по верхнюю кромку горизонтальной полосы диска. Для того, чтобы можно было учесть конкретные условия плавания, в нос от диска наносят

Плавучестью называется способность судна поддерживать вертикальное равновесие относительно поверхности воды при заданной нагрузке (количестве грузов).

На плавающее на поверхности воды судно действуют две системы противоположно направленных сил: силы тяжести судна и Архимедовы силы — силы поддержания.

Посадкой называется положение судна относительно поверхности воды. Судно, как твердое тело, имеет 3 степени свободы относительно поверхности (плоскости) воды, поэтому его посадку должны определять 3 параметра.

Page 3

Перейти к загрузке файла

Прочностью судна называется способность его корпуса не разрушаться и не изменять своей формы под действием постоянных и временных сил. Различают общую и местную прочность судна. Общей продольной прочностью корпуса судна называется его способность выдерживать действие внешних сил, приложенных по длине. Общая прочность судна обеспечивается водонепроницаемой оболочкой, которой служит обшивка и верхняя палуба, настил других палуб, продольные переборки с подкрепляющими их конструкциями и всеми конструктивными связями, имеющими длину больше высоты борта. Местной прочностью корпуса называется способность его отдельных конструкций противостоять дополнительному воздействию сил: главным образом давлению забортной воды и сосредоточенным нагрузкам. Для обеспечения местной прочности отдельных конструкций предусматривают их специальное местное подкрепление. Кроме прочности, конструкции судна должны обладать также устойчивостью, т. е. они не должны изменять своей формы под действием сжимающих усилий (например, не должно происходить выпучивания палуб, изгиба переборок и т. п.). Для обеспечения необходимой устойчивости конструкций на них устанавливают дополнительные ребра жесткости или другие какие-либо подкрепления.

  Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter

Расчет

Компьютерные программы по остойчивости судна могут использоваться для расчета водоизмещения судна.

Процесс определения водоизмещения судна начинается с измерения его проект Это достигается с помощью его «отметок осадки» (или «грузовых линий»). Торговое судно имеет три одинаковых набора: по одной отметке на каждой порт и правый борт борта носа, миделя и кормы. Эти отметки позволяют определить водоизмещение судна с точностью до 0,5%.

Осадка, наблюдаемая на каждом наборе отметок, усредняется для определения средней осадки. Судовые гидростатические таблицы показывают соответствующий смещенный объем.Чтобы рассчитать вес вытесненной воды, необходимо знать ее плотность. Морская вода (1025 кг / м3) плотнее пресной воды (1000 кг / м3); таким образом, судно будет двигаться в соленой воде выше, чем в пресной. Плотность воды также зависит от температуры.

Устройства, похожие на правила слайдов были доступны с 1950-х годов для помощи в этих расчетах. Сегодня это делается с помощью компьютеров.

Смещение обычно измеряется в единицах тонны или длинные тонны.

ОБМЕР СУДОВ ДЛИНОЙ МЕНЕЕ 24 M

Суда длиной менее 24 м, подлежащие техническому наблюдению Регистра, совершающие международные рейсы и не совершающие их, должны обмеряться.

Валовая вместимость GT таких судов, за исключением судов под флагами Белиза, Мальты или Кипра, определяется по формуле:

GT=(V₁ + V₂)K₁

V₁ = LBDC, V₁ — объем корпуса до верхней палубы, м3; L — длина, м; В — ширина, м; D — теоретическая высота борта, м; С — постоянный коэффициент, равный 0,68 (за исключением судов с корпусом понтонного типа и многокорпусных судов, а также судов на подводных крыльях или воздушной подушке, для которых объем корпуса до верхней палубы следует определять по гидростатическим кривым); V₂ — общий объем всех закрытых пространств выше верхней палубы (за вычетом объемов пространств, указанных в 1.2.8, если таковые имеются), м3; К₁ — постоянный коэффициент, равный 0,25.

Чистая вместимость NT этих судов составляет 30 % валовой вместимости.

Определение вместимости судов длиной менее 24 м под флагами Белиза, Мальты или Кипра выполняется Регистром в соответствии с правилами обмера судов указанных Администраций.

Вычисление координат центра тяжести (Ц.Т.) судна с грузом

При вычислении координат Ц.Т. судна используется известная из теоретической механики теорема о статическом моменте равнодействующей силы; если данные силы приводятся к одной равнодействующей, то момент равнодействующей относительно какой-либо оси (плоскости) равен сумме моментов составляющих сил относительно той же оси (плоскости).

Применительно к судну на основании этой теоремы можно написать уравнения статических моментов относительно основных координатных плоскостей:

Относительно плоскости XОZ (ДП):

D⋅YG = P1⋅Y1+P2⋅Y2+ … +Pn⋅Yn

Относительно плоскости УOZ (мидель-шпангоута):

D⋅XG = P1⋅X1+P2⋅X2+ … +Pn⋅Xn

Относительно плоскости ХОY (ОП):

D⋅ZG = P1⋅Z1+P2⋅Z2+P3⋅Z3+ . . . +Pn⋅Zn

Учитывая, что масса судна D = P₁+P₂+P₃+…+P_n, из приведенных уравнений получим расчетные формулы для определения координат Ц.Т. судна:

XG=P1X1+P2X2+…..+ Pn XnP1+P2+…..+Pn=ΣMxD;

YG=P1Y1+P2Y2+…..+Pn YnP1+P2+…..+Pn=ΣMyD;

ZG=P1Z1+P2Z2+…..+Pn ZnP1+P2+…..+Pn=ΣMzD;

где:

• X_G, Y_G, Z_G – координаты центра тяжести судна;
• P₁, P₂, …, P_n – массы элементов самого судна и перевозимых на нем грузов и запасов;
• X₁, X₂, … , X_n – абсциссы Ц.Т. элементов самого судна и перевозимых грузов;
• Y₁, Y₂, … , Y_n – ординаты Ц.Т. элементов самого судна и перевозимых грузов;
• Z₁, Z₂, … ,Z_n – аппликаты Ц.Т. элементов самого судна и перевозимых грузов;
• ΣM_х – суммарный момент всех сил на судне относительно мидель-шпангоута;
• ΣM_y – суммарный момент всех сил относительно диаметральной плоскости;
• ΣM_z – суммарный момент относительно основной плоскости;
• D = ΣP_i – полное водоизмещение судна.

При использовании этих формул координаты Ц.Т. элементов самого судна и перевозимых на нем грузов берутся с положительным или отрицательным знаком, в зависимости от положения этих точек по отношению к выбранным координатным плоскостям. Поскольку подводный объем судна симметричен относительно ДП (Y_С = 0), ордината центра тяжести Y_G также должна быть равна нулю. В противном случае условия равновесия судна не будут удовлетворены, и судно будет плавать с креном.

Для вычисления координат центра тяжести судна, с помощью приведенных выше уравнений необходимо просуммировать массы всех элементов судна и находящихся на нем грузов, входящих в состав водоизмещения судна. Вычисление координат Ц.Т. судна принято производить с помощью таблицы нагрузки масс, в которую кроме массы каждого элемента (статьи) нагрузки P_i вносят координаты его центра тяжести X_i и Z_i и статические моменты относительно координатных плоскостей P_i·X_i и P_i·Z_i.

Определения

USS Аарон Уорд (DD-132), эсминец типа Wickes и военный корабль США Абель П. Апшур (DD-193), эсминец типа «Клемсон», стояли у причала рядом друг с другом. USS Абель П. Апшур подвесной двигатель расположен ниже в воде, поскольку он более загружен и вытесняет больше воды.

Сроки водоизмещения судна при определенных условиях:

Загруженное водоизмещение

• Загруженное водоизмещение — вес корабля, включая груз, пассажиров, топливо, воду, запасы, снаряжение и другие подобные предметы, необходимые для использования в рейсе. Это приводит корабль к его «осадке груза», в просторечии известный как «ватерлиния».
• Полная нагрузка смещение и нагруженное смещение имеют почти идентичные определения. Полная нагрузка определяется как водоизмещение судна при плавании с максимально допустимой осадкой, установленной законом. классификационное общество (и обозначается его «ватерлинией»). Военные корабли имеют произвольно установленный режим полной загрузки.
• Глубокая нагрузка Состояние означает полный боекомплект и запасы с использованием максимально доступного запаса топлива.[нужна цитата]

Смещение света

Смещение света (LDT) определяется как вес судна без груза, топлива, воды, балласта, запасов, пассажиров, экипажа, но с водой в котлах до уровня пара.

Нормальное смещение

Нормальное смещение водоизмещение корабля «со всем снаряжением и запасом на две трети запасов, боеприпасов и т. д. на борту».

Стандартное смещение

Стандартное смещение, также известный как «перемещение Вашингтона», — это особый термин, определяемый Вашингтонский военно-морской договор 1922 г. Это полное водоизмещение корабля с полным комплектом экипажа, двигателями и снаряжением, готовым к выходу в море, включая все вооружение и боеприпасы, снаряжение, снаряжение, провизию и пресную воду для экипажа, разное имущество и инвентарь любого описания, которые предназначены для использования. несли на войне, но без топлива или запаса питательной воды котла на борту.

§ 5. Главные размерения судна

Главная / Издания / Литература / Книжная полка / К.Н. Чайников. Общее устройство судов

Главными размерениями судна называют его линейные размеры: длину, ширину, высоту борта и осадку, которые необходимо знать при постройке, эксплуатации и ремонте судна. Главные размерения принято подразделять на конструктивные— расчетные, наибольшие и габаритные в зависимости от цели, с какой они определяются. Рассмотрим эти размерения более подробно (рис. 7).

LKBЛ — длина по конструктивной ватерлинии — расстояние, измеренное в плоскости конструктивной ватерлинии между точками пересечения ее носовой и кормовой частей с диаметральной плоскостью;

LПП — длина между перпендикулярами — расстояние, измеренное в плоскости КВЛ между носовым и кормовым перпендикулярами.

Носовой перпендикуляр

(НП)—лини я пересечения ДП с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через крайнюю носовую точку конструктивной ватерлинии.

Кормовой перпендикуляр

(КП)—лини я пересечения ДП с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через точку пересечения оси поворота руля с плоскостью КВЛ. В случае отсутствия руля кормовой перпендикуляр определяется как линия пересечения ДП с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей на расстоянии 97% длины по КВЛ от носового перпендикуляра.

В качестве кормового перпендикуляра для судов, имеющих погруженную транцевую корму, допускается принимать вертикаль, проходящую через нижнюю точку боковой проекции среза транца (рис. 7, б).

LНБ — длина наибольшая — расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками носовой и кормовой оконечности корпуса (включая концевые надстройки) без выступающих частей;

LГБ — длина габаритная — расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками носовой и кормовой оконечности корпуса с учетом постоянно выступающих частей (рис. 7, в);

В — ширина — расстояние, измеренное на мидель-шпангоуте между теоретическими поверхностями бортов перпендикулярно ДП, на уровне конструктивной ватерлинии;

ВНБ — ширина наибольшая — расстояние, измеренное перпендикулярно ДП между крайними точками корпуса без учета выступающих частей (привальных брусьев, обносов и т. п.):

Рис 7. Главные размерения судов: а — без выступающих частей; б — транцевой кормой; в — с постоянно выступающими частями.

ВГБ — ширина габаритная — расстояние, измеренное перпендикулярно ДП между крайними точками корпуса с учетом выступающих частей;

Н — высота борта — вертикальное расстояние, измеренное на мидель-шпангоуте от основной плоскости до бортовой линии верхней палубы;

Т — осадка — вертикальное расстояние, измеренное в плоскости мидель-шпангоута от основной плоскости до плоскости конструктивной или расчетной ватерлинии.

Вперед Оглавление Назад

Как пользоваться

Собственно, сама таблица в Excel-е.

К сожалению, я слишком забывчив и ленив, чтобы собрать на каком-то языке программирования полноценный экзешник, совсем простой в работе, потому пришлось обойтись лишь таблицой Excel. Впрочем, она тоже достаточно проста в использовании, для чего достаточно иметь базовые навыки ввода данных в ячейки и их очистки. Ячейки серого цвета используются для наименования данных ввода-вывода, синие – заголовок таблицы, белые – ячейки для ввода данных. В зеленых после ввода всей необходимой информации автоматически определяется нужное вам число. Для нового расчета ячейки ввода данных требуется очистить вручную. Точность расчетов задана до 7 знаков после запятой в тех случаях, когда данные ввода-вывода используются дробные. При желании из зеленых ячеек можно извлечь формулы расчета данных, и использовать их вручную, с калькулятором. Очень важная оговорка – чтобы получать правильные данные на выходе, необходимо четко осознавать, какие данные вводятся при расчетах. Если взять удельный расход топлива «Бисмарка», и попытаться с помощью его цифры рассчитать дальность хода АИ-«Ретвизана», результат получится заведомо ошибочным. Потому для получения наиболее адекватных результатов требуется не только уметь работать с Excel, но и развитое логическое мышление, дабы точно подбирать прототипы и необходимые исходники для осуществления расчетов. К примеру, для определения характеристик броненосца 1890-х годов с котлами Бельвиля и паровой машиной тройного расширения лучше всего взять известный прототип с известными характеристиками того же времени, и с той же энергетической установкой.

Условия плавучести и равновесия судна

Равнодействующая сил тяжести, которая представляет собой сумму сил тяжести всех элементов судна, определяет вес судна P. Сила веса при любых положениях судна всегда направлена вертикально вниз. Точка приложения силы веса называется центром тяжести судна (Centre of gravity) и обозначается буквой G.

Равнодействующая гидростатических сил является результирующей всех сил, возникающих вследствие давления воды на поверхность корпуса судна. Она называется силой плавучести или силой поддержания D′. Сила плавучести направлена по вертикали вверх. Точка приложения силы плавучести называется центром величины (Centre of buoyancy). Эта точка обозначается буквой C или B и находится в центре тяжести подводного объема корпуса.

Рис. 1

Сила плавучести D′, согласно закону Архимеда, равна весу вытесненной воды в объеме, равном погруженной в жидкость части тела (корпуса): D′ = y·V. Удельный вес воды у является переменной величиной. При выполнении расче­тов, связанных с проектированием судов, обычно принимают y = 10,05 кн/м3 для морской воды и y = 9,81 кн/м3 для пресной.

Водоизмещение (масса) судна равна массе вытесняемой им воды:

D=ρ·V,

где:

• V – объемное водоизмещение судна, м3;
• ρ – плотность забортной воды.

Для пресной воды ρ = 1,0 т/м3, для морской ρ = 1,025 т/м3.

Из теоретической механики известно, что для равновесия тела, на которое действует две системы сил, необходимо и достаточно, чтобы равнодействующие этих сил были равны по величине и направлены по одной прямой в противоположные стороны. На основании этого правила для равновесия судна необходимо и достаточно, чтобы сила плавучести равнялась весу судна и центр тяжести G и цент величины C лежали на одной вертикали.

D′ = P или ϒ·V = P

XG = ХC

YG = YC

Аппликаты Z_G и Z_C, характеризующие положение центра величины и центра тяжести по высоте, не связаны какой-либо зависимостью, но практически всегда у плавающего судна Z_C < Z_G, т. е. центр величины всегда лежит ниже центра тяжести.

Предлагается к прочтению: Теоретический чертеж и координатные плоскости оси

Приведенные выше формулы представляют собой математическое выражение условий равновесия судна. Уравнения: D′ = ϒ·V и ϒ·V = P называются основными уравнениями плавучести, т. к. они устанавливают связь соответственно между водоизмещением (массой) или весом судна и массой или весом вытесняемой им воды.

При наличии у судна крена и дифферента условие: ϒ·V = P остается неизменным, а второе и третье условия меняются и принимают более сложный вид. Действительно, в случае посадки судна на ровный киль, но с креном, условие расположения Ц.Т. и Ц.В. на одной вертикали запишется в виде:

XG=XCYC–YG=(ZG–ZC)·tg Θ

Рис. 2

Это условие вытекает из рассмотрения треугольника AGC, лежащего в плоскости мидель-шпангоута.

При посадке судна прямо, но с дифферентом это условие будет иметь вид:

YG=YCXC–XG=(ZG–ZC)·tg Ψ

Это уравнение получено из рассмотрения треугольника ВGС, расположенного в ДП.

Рис. 3

Глиссирование

Чтобы выйти из переходного режима нужно, чтобы набегающий поток вытолкнул судно вверх. При этом осадка судна снижается, и оно перестаёт создавать поперечную волну и тратить энергию на её преодоление. В этом глиссирующем режиме судно поддерживается на плаву в основном за счёт силы потока, а скорость ограничена только силой трения и силой ветра, а также шагом винта и оборотами мотора.

Обычные круглые баллоны неглиссирующего катамарана

Баллоны со скегами на моделях К53S и К47S

В круглых баллонах обычных катамаранов набегающий поток не выталкивает катамаран вверх, он просто обтекает баллоны. Для того, чтобы вытолкнуть судно необходимо отразить поток воды в одном направлении вниз, для этого нужна плоская опора. Чтобы сделать баллон плоским, мы наклеиваем дополнительные маленькие баллоны снизу основного. Эти баллоны называются скегами.

Поток обтекает круглые баллоны

Баллоны со скегами отражают поток

Скеги создают глиссирующую подушку, которая позволяет вытолкнуть катамаран из воды. Мы разработали две серийные модели со скегами.

• Глиссирующий катамаран и тримаран К47S – судно с палубой 325х200 см. Минимальный мотор 10 л.с., рекомендуем от 15 л.с. и выше.
• Глиссирующий катамаран и тримаран К53S– судно с палубой 400х200 см. Минимальный мотор 15 л.с., рекомендуем от 20 л.с.

Выход в режим глиссирование (скорость при которой не образуется поперечная волна и пропадает дифферент на корму) происходит на 25 км/ч. Соотношение мощности мотора к выталкиваемому весу составляет 1 л.с. на 25 кг веса. Это означает, что мотор мощностью 10 л.с. Способен вывести в режим глиссирования 250 кг веса. Если вычесть вес глиссирующего катамарана К47S и мотор и бак, то остаётся 100кг полезной нагрузки. На практике скорость с одним пассажиром на К47S с мотором 9.9 л.с. составила 28 км/ч.

Прототип глиссирующего катамарана К47S с укороченной палубойГлиссер К47S

При этом катамараны глиссирующие катамараны Мастеркат со скегами имеют почти такие же характеристики в водоизмещающем режиме, как и другие катамараны. В режиме глиссирования они имеют очень высокую остойчивость и стабильность.

Сравнение скорости катамаранов

При выборе глиссирующего катамарана необходимо учитывать мощность мотора, т.к. слабый мотор не сможет вытолкнуть катамаран. Для катамарана К47S мы рекомендуем от 10-25 л.с. При 10 л.с. Катамаран сможет глиссировать с одним человеком и небольшим количеством снаряжения. Для катамарана К53s оптимальным будет мотор от 20 л.с. Глиссирующий катамаран значительно расширяет географию путешествий и рыбалки.

Подтверждение теории

На фото ниже как раз виден небольшой прогиб в центре катамарана из-за того, что он опирается на 2 гребня. На другом фото видно как притапливается корма и задирается нос. Однако, корма находится еще не в самой нижней точке, поэтому волнообразование не сильное.

Оптимальный водоизмещающий режим, дифферент отсутствует.

Начало переходного режима, дифферент на корму. Скорость 12-13 км/ч, поэтому дифферент не сильный.

ОБЛАСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ

1.1.1 Правила обмера морских судов распространяются на следующие самоходные и несамоходные суда:

1. длиной 24 м и более;
2. длиной менее 24 м, исключая суда, предназначенные для спорта.

1.1.2 Правила не применяются к военным кораблям.

1.1.3 Обмер новых типов судов, для которых в силу их конструктивных особенностей применение Правил невозможно или нецелесообразно, является предметом специального рассмотрения Российским морским регистром судоходства.

1.1.4 Обмер судна заключается в определении его вместимости, состоящей из валовой и чистой вместимости. Значения вместимости, определенные в соответствии с настоящими Правилами, должны служить в качестве параметров в случаях, где они упоминаются: в конвенциях, законах и правилах, а также для статистических данных и начисления сборов.

1.1.5 При использовании Правил для судов новых типов расчетные валовая и чистая вместимости должны отражать общий объем и полезную вместимость судна, соответственно. В качестве судна нового типа следует рассматривать судно, которое имеет нестандартную конструкцию и не может быть отнесено к существующим традиционным типам судов обычной формы или типам судов, уже указанным в Правилах.

3-е место – Pierre Guillaumat

Третье место справедливо занимает Pierre Guillaumat. Оно было названо в честь французского политика и основателя компании Elf Aquitaine Пьера Гийома. Оно было построено в 1977 году, прослужило шесть лет, а после было отправлено на лом из-за убыточности. Оказалось, что судно из-за своих размеров не могло пройти через Панамский или Суэцкий канал, а также не имело возможности зайти во многие порты мира. Следовательно, его использование было сильно ограничено и порой его было нерационально гнать через полмира в обход Панамского или Суэцкого канала.

И хотя корабль оказался убыточным и просто неудачным, он обладал огромной грузоподъемностью, а водоизмещение судна достигало 555 тысяч тонн.