Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Линии формы корпуса в продольном и поперечном сечении

Корпус является водонепроницаемым телом корабля или лодки. Корпус может открываться сверху (например, у лодки ), а может быть полностью или частично покрыт палубой. На палубе может быть рубка и другие надстройки , такие как воронка, вышка или мачта . Линия, где корпус встречается с водной поверхностью, называется ватерлинией .

Общие характеристики [ править ]

Существует большое количество типов корпусов, которые выбираются из соображений пригодности для различных целей, причем форма корпуса зависит от требований конструкции. Формы варьируются от почти идеальной коробки в случае шалфейных барж до острой, как игла, поверхности вращения в случае гоночного многокорпусного парусника. Форма выбрана так, чтобы обеспечить баланс между стоимостью, гидростатическими соображениями (размещение, несущая способность и устойчивость), гидродинамикой (скорость, требования к мощности, движение и поведение на морском пути) и особыми соображениями для роли корабля, такими как закругленная форма. носовая часть ледокола или плоское днище десантного корабля .

В типичном современном стальном судне корпус будет иметь водонепроницаемые палубы и основные поперечные элементы, называемые переборками . Также могут быть промежуточные элементы, такие как балки , стрингеры и перемычки , и второстепенные элементы, называемые обычными поперечными шпангоутами, шпангоутами или продольными элементами, в зависимости от конструкции конструкции . Самая верхняя непрерывная палуба может называться «верхней палубой», «погодной палубой», «лонжеронной палубой», « основной палубой » или просто «палубой». Конкретное имя зависит от контекста - типа корабля или лодки, расположения или даже места плавания.

В типичном деревянном паруснике корпус состоит из деревянных обшивок, поддерживаемых поперечными шпангоутами (часто называемыми нервюрами) и переборками, которые в дальнейшем связаны продольными стрингерами или потолком. Часто, но не всегда имеется центральный продольный элемент, называемый килем . В корпусах из стеклопластика или композитных материалов конструкция может до некоторой степени напоминать деревянные или стальные суда или иметь монококовую конструкцию. Во многих случаях композитные корпуса строятся путем наложения тонких армированных волокном обшивок на легкую, но достаточно жесткую сердцевину из пенопласта, пробкового дерева, пропитанных бумажных сот или другого материала.

Возможно, самые ранние настоящие корпуса были построены древними египтянами , которые к 3000 г. до н.э. умели собирать деревянные доски в корпус. [1]

Формы корпуса [ править ]

Корпуса бывают многих разновидностей и могут иметь составную форму (например, мелкий вход вперед и форма перевернутого колокола на корме), но в основном сгруппированы следующим образом:

  • Подбородок и твердый подбородок. Примерами являются корпус с плоским днищем (с скулой), v-образным днищем и многодонный корпус (с жесткой скобой). Эти типы имеют по крайней мере один ярко выраженный сустав на всей или большей части своей длины.
  • Формованные, с закругленными скулами или с мягким подбородком . Все эти формы корпуса имеют плавные изгибы. Примерами являются круглая скуловая часть, полукруглая скуловая часть и корпус с s-образным днищем.

Глиссирующие и водоизмещающие корпуса [ править ]

Королевский флот Второй мировой войны МТБ глиссирует на скорости на спокойной воде, демонстрируя корпус с твердой скулой, при этом большая часть носовой части лодки находится вне воды.
  • Водоизмещающий корпус: здесь корпус поддерживается исключительно или преимущественно за счет плавучести . Суда с таким корпусом перемещаются по воде с ограниченной скоростью, которая определяется длиной ватерлинии. Они часто, но не всегда, тяжелее строгальных.
  • Глиссирующий корпус: здесь форма глиссирующего корпуса настроена на создание положительного динамического давления, так что его осадка уменьшается с увеличением скорости. Динамический подъем уменьшает смоченную поверхность и, следовательно, сопротивление . Иногда они плоскодонные, иногда V-образные, реже округлые. Самая распространенная форма - иметь по крайней мере один скул, что обеспечивает более эффективное строгание и может разбрызгивать воду. Корпуса строгания более эффективны на более высоких скоростях, хотя им все же требуется больше энергии для достижения этих скоростей. Корпус для эффективного глиссирования должен быть как можно более легким с плоскими поверхностями, обеспечивающими хорошую мореходность. Парусники этого самолета также должны эффективно ходить в водоизмещающем режиме при слабом ветре.
  • Полу-водоизмещение или полу-глиссирование: здесь форма корпуса способна развивать умеренную динамическую подъемную силу; однако большая часть веса судна по-прежнему поддерживается плавучестью.

Формы корпуса [ править ]

В настоящее время наиболее распространенной формой является корпус круглой скулы. [2] Это придает корпусу грубую форму поперечного сечения перевернутого колокола .

При небольшой полезной нагрузке такое судно имеет меньшую часть корпуса ниже ватерлинии , что дает меньшее сопротивление и большую скорость. При большей полезной нагрузке сопротивление больше и скорость ниже, но изгиб корпуса наружу обеспечивает более плавную работу на волнах. Таким образом, форма перевернутого колокола является популярной формой, используемой для строгания корпусов.

Корпуса с бортовым и жестким бортом [ править ]

Корпус с скулой не имеет плавного закругленного нижнего сечения. Вместо этого его контуры прерываются резкими углами там, где компоненты корпуса встречаются под водой. Чем острее пересечение, тем «жестче» скул.

Каджунская "пирога" - это образец ремесла с твердыми скулами.

Преимущества этого типа корпуса включают потенциально более низкую стоимость производства и (обычно) довольно плоское днище, что делает лодку более быстрой при глиссировании . Парусники с бортовым корпусом используют бортик или киль. [ почему? ]

Бугристые корпуса могут иметь одну из трех форм:

  • Плоскодонные корпуса с скулой
  • Многоканальные корпуса
  • Корпуса с V-образным днищем. Иногда называется жестким подбородком.

Каждый из этих корпусов имеет свои уникальные характеристики и назначение. Корпус с плоским дном имеет высокую начальную устойчивость, но высокое сопротивление. Чтобы противостоять высокому лобовому сопротивлению, формы корпуса узкие, а иногда и сильно заостренные в носовой и кормовой частях. Это приводит к плохой устойчивости при крене в парусной лодке. Этому часто противодействуют использование тяжелого внутреннего балласта на парусных версиях. Они лучше всего подходят для защищенных прибрежных вод. Ранние гоночные моторные лодки были хорошими носом и плоской кормой. Это обеспечило максимальную подъемную силу и плавность и быструю езду по плоской воде, но такая форма корпуса легко расшатывается на волнах. Корпус с несколькими скатами напоминает изогнутую форму корпуса. У нее меньшее сопротивление, чем у лодки с плоским дном. Мультискол более сложен в изготовлении, но обеспечивает более мореходную форму корпуса. Обычно это водоизмещающие корпуса. Лодки с V-образным или дугообразным дном имеют V форма между 6  и 23  градусами. Это называется углом килеватости. Более плоская форма корпуса с углом наклона 6 градусов позволит самолету с меньшим ветром или с двигателем с меньшей мощностью, но будет сильнее бить по волнам. Глубокая V-образная  форма (от 18  до 23  градусов) подходит только для глиссирующих лодок большой мощности. Они требуют более мощных двигателей для подъема лодки на самолет, но обеспечивают более быструю и плавную езду на волнах. Корпуса с водоизмещением имеют большую площадь смачиваемой поверхности и, следовательно, большее сопротивление, чем у эквивалентной формы корпуса с круглым корпусом для любого данного водоизмещения.

Гладкие кривые корпуса [ править ]

Гладкие изогнутые корпуса - это корпуса, в которых, как и в изогнутых корпусах, используется шверт или прикрепленный киль.

Полукруглые скуловые корпуса несколько менее круглые. Преимущество полукруглой формы в том, что она представляет собой красивую середину между S-образным днищем и скалистым корпусом. Типичные примеры пола-круглого трюмный корпус могут быть найдены в Centaur [ неоднозначность необходимо ] и лазерные крейсерская шлюпку .

(A) Корпус с S-образным днищем
по сравнению с
(B) корпусом из твердой и
(C) скулы

Корпуса с S-образным днищем представляют собой корпуса в форме буквы s . [ требуется уточнение ] В S-образном днище корпус плавно переходит к килю, так как снаружи нет острых углов. [ требуется пояснение ] Лодки с таким корпусом имеют фиксированный киль или kielmidzwaard (буквально «киль с мечом»). Это короткий фиксированный киль, внутри которого находится поворотный киль. [ Править ] Примеры крейсерской шлюпки , которые используют эту S-форму , являются Yngling и Randmeer .

Добавления [ править ]

  • Могут быть установлены такие устройства управления, как руль направления , триммеры или стабилизирующие кили.
  • Киль может быть установлен на корпус , чтобы повысить устойчивость поперечной, курсовую устойчивость или для создания подъемной силы.
  • Передний выступ ниже ватерлинии называется выпуклым носом . Они установлены на некоторых корпусах , чтобы уменьшить волновое сопротивление делая лобовое сопротивление , и тем самым увеличить эффективность использования топлива . Лампочки, расположенные на корме, встречаются реже, но выполняют аналогичную задачу. [ необходима цитата ]

Условия [ править ]

  • Базовая линия - это контрольная линия уровня, от которой измеряются вертикальные расстояния.
  • Носовая часть - это передняя часть корпуса.
  • Мидель - это средняя часть судна по носу и корме.
  • Порт - это левая сторона судна, если смотреть на нос с борта.
  • Правый борт - это правая сторона судна, если смотреть на нос с борта.
  • Корма - это кормовая часть корпуса.
  • Ватерлиния - это воображаемая линия, ограничивающая корпус, которая соответствует поверхности воды, когда корпус не движется.

Показатели [ править ]

Основные размеры корпуса
"LWL & LOA"

Формы корпуса определяются следующим образом:

Блочные меры , определяющие основные измерения. Они есть:

  • Ширина или ширина ( B ) - это ширина корпуса. (например: BWL - это максимальная ширина по ватерлинии)
  • Осадка ( d ) или ( T ) - это расстояние по вертикали от нижней части киля до ватерлинии .
  • Надводный борт ( FB ) - это глубина плюс высота килевой конструкции минус осадка .
  • Длина по ватерлинии ( LWL ) - это длина от самой передней точки ватерлинии, измеренной в профиль, до самой кормовой точки ватерлинии.
  • Длина между перпендикулярами ( LBP или LPP ) - это длина летней грузовой ватерлинии от кормовой стойки до точки, где она пересекает форштевень . (см. также п / п )
  • Общая длина ( LOA ) - это максимальная длина от одного конца до другого.
  • Расчетная глубина ( D ) - это расстояние по вертикали, измеренное от верха киля до нижней стороны верхней палубы сбоку. [3]

Производные формы , которые вычисляются на основе формы и мер блока. Они есть:

  • Водоизмещение ( Δ ) - это вес воды, эквивалентный погружаемому объему корпуса.
  • Продольный центр плавучести ( LCB ) - это продольное расстояние от точки отсчета (часто миделя) до центра смещенного объема воды, когда корпус не движется. Обратите внимание, что продольный центр тяжести или центр веса судна должен совпадать с LCB, когда корпус находится в равновесии.
  • Продольный центр плавучести ( LCF ) - это продольное расстояние от точки отсчета (часто на миделе) до центра зоны гидросамолета, когда корпус не движется. Это можно представить как область, определяемую поверхностью воды и корпусом.
  • Вертикальный центр плавучести ( VCB ) - это расстояние по вертикали от точки отсчета (часто базовой линии) до центра смещенного объема воды, когда корпус неподвижен.
  • Объем ( V или ) - это объем воды, вытесняемой корпусом.
Коэффициент блочности корабля рассчитывается как отношение подводного объема корпуса корабля (бирюзового цвета) к объему прямоугольного блока такой же длины, ширины и высоты.

Коэффициенты [4] также помогают сравнивать формы корпуса:

  • 1) Коэффициент блочности ( C b ) - это объем (V), деленный на L WL x B WL x T WL . Если вы нарисуете рамку вокруг затопленной части корабля, это будет пропорция объема коробки, занятой кораблем. Это дает представление о том, какая часть блока, определяемого L WL , балкой (B) и осадкой (T), заполнена корпусом. Полные формы, такие как нефтяные танкеры, будут иметь высокий C b, а мелкие формы, такие как парусные лодки, будут иметь низкий C b .

  • 2) Коэффициент миделя ( C m или C x ) - это площадь поперечного сечения (A x ) среза на миделе (или в самом большом сечении для C x ), деленная на осадку ширины x. Он отображает отношение самой большой подводной части корпуса к прямоугольнику такой же общей ширины и глубины, как и подводная часть корпуса. Это определяет наполненность днища. Низкий C m указывает на вырез в средней части, а высокий C m указывает на квадратную форму сечения. Парусные лодки имеют вырез в средней части с низким C x, тогда как грузовые суда имеют квадратную секцию с высоким C x, чтобы помочь увеличить C b .

  • 3) Призматический коэффициент ( C p ) - это объем (V), деленный на L WL x A x . Он отображает отношение погруженного объема корпуса к объему призмы, длина которой равна длине корабля, а площадь поперечного сечения равна наибольшему подводному сечению корпуса (мидель). Это используется для оценки распределения объема днища кузова. Низкий или тонкий C p указывает на полную середину и тонкие концы, высокий или полный C p указывает на лодку с более полными концами. Глиссирующие и другие скоростные корпуса имеют тенденцию к более высокому C p . Корпуса с эффективным водоизмещением, движущиеся при низком числе Фруда, будут иметь низкую C p .

  • 4) Коэффициент гидроплана ( C w ) - это площадь ватерлинии, деленная на L WL x B WL . Коэффициент ватерлинии выражает полноту ватерлинии или отношение площади ватерлинии к прямоугольнику такой же длины и ширины. Низкое значение C w указывает на тонкие концы, а высокое значение C w указывает на более полные концы. Высокий C w улучшает стабильность, а также улучшает управляемость в суровых условиях.

  • Примечание:

Компьютерный дизайн [ править ]

Использование компьютерного проектирования вытеснило бумажные методы проектирования судов, которые основывались на ручных расчетах и ​​рисовании линий. С начала 1990-х годов было разработано множество коммерческих и бесплатных программных пакетов, специально предназначенных для военно-морской архитектуры, которые обеспечивают возможности трехмерного черчения в сочетании с расчетными модулями для гидростатики и гидродинамики. Их можно назвать системами геометрического моделирования для военно-морской архитектуры. [5]

См. Также [ править ]

  • Краска против обрастания
  • Лодка  - судно для перевозки по воде
  • Корпус собора
  • Цепная пластина
  • Медная обшивка
  • Отношение рабочего объема к длине
  • Двойной корпус
  • Осадка  - расстояние по вертикали между ватерлинией и днищем корпуса (килем).
  • Число Фруда  - безразмерное число, определяемое как отношение инерции потока к внешнему полю.
  • Обозначение классификации корпуса
  • Скорость корпуса  - скорость, при которой длина волны носовой части судна равна длине ватерлинии.
  • Подъем (сила)  - Сила, перпендикулярная потоку окружающей жидкости.
  • Однокорпусный
  • Многокорпусный  - Корабль или лодка с более чем одним корпусом.
  • Военно-морская архитектура  - инженерная дисциплина, связанная с проектированием и постройкой морских судов.
  • Нельсон Чекер  - Цветовая схема, принятая на судах британского Королевского флота.
  • Судовые измерения
  • Судостроение  - Строительство кораблей и плавсредств.
  • Подводная лодка  - Судно, способное к самостоятельной работе под водой.
  • Корпус подводной лодки

Примечания [ править ]

  1. ^ Уорд, Шерил. «Самые старые в мире лодки с обшивкой», в археологии (том 54, номер 3, май / июнь 2001 г.). Археологический институт Америки . Archaeology.org
  2. ^ Zeilen: Ван начинающий карапуз gevorderde Карела Heijnen
  3. ^ «Международная конвенция по обмеру судов, 1969» . Международные конвенции . Справочник по адмиралтейству и морскому праву. 1969-06-23 . Проверено 27 октября 2007 ., Приложение 1, Правила определения валовой и чистой вместимости судов , Рег. 2 (2) (а). На судах с закругленными планшами верхнюю точку измерения принимают за точку пересечения плоскостей палубы и бортовой обшивки. Идентификатор. , Рег. 2 (2) (б). Суда со ступенчатыми палубами измеряются по линии, параллельной верхней части. Идентификатор. , Рег. 2 (2) (с).
  4. ^ Роусон, ЕС; Таппер (1976). Основная теория кораблей . 1 (2-е изд.). Лонгман. С. 12–14. ISBN 0-582-44523-X.
  5. Вентура, Мануэль. «Геометрическое моделирование формы корпуса» (PDF) . Центр морских технологий и океанической инженерии . Проверено 29 марта 2018 .

Ссылки [ править ]

  • Хейлер, Уильям Б .; Кивер, Джон М. (2003). Руководство американского торгового моряка . Cornell Maritime Pr. ISBN 0-87033-549-9.
  • Терпин, Эдвард А .; МакИвен, Уильям А. (1980). Справочник офицеров торгового флота (4-е изд.). Сентервилль, Мэриленд: Морская пресса Корнелла. ISBN 0-87033-056-X.