Определение водоизмещения, основных размерений и
выбор обводов корпуса
Центровка моторного судна
Первое условие плавучести - равенство силы веса и силы поддержания.
Выше при определении главных размерений рассматриваемого в качестве
примера мотосудна было подсчитано, что при осадке Т - 0,18 м это
равенство будет соблюдаться, причемнебольшие отклонения веса или объема
компенсируются изменением осадки, т. е. всплытием или погружением
мотосудна.
Второе условие плавучести заключается в том, что равнодействующие сил
веса и сил поддержания расположены в одной продольно-вертикальной
плоскости - плоскости ДП. Когда мотосудно находится в покое или движется
с незначительной скоростью, эти силы расположены на одной вертикали.
Положение равнодействующей сил поддержания определяется положением ЦВ,
координату которого хс рассчитывают способами, изложенными в 7. Там для
примера определена координата ЦВ проектируемой мотолодки, равная хс =
-0,67 м от мидель-шпангоута или хс = 1,255 м от транца. Для того чтобы
лодка в покое была <на ровный киль>, т. е. без дифферента, необходимо
так разместить грузы, чтобы их равнодействующая отстояла от транца также
на 1,255 м. Это условие выражается равенством xg - хс, где xg -
положение ЦТ по длине мотолодки .
Указанное условие справедливо только в состоянии покоя и в режиме
плавания, когда силы веса уравновешиваются только гидростатической силой
поддержания. В переходном режиме и при глиссировании, как известно,
появляется дополнительная гидродинамическая сила и взаимное положение ЦВ
и ЦТ требуется иное.
Такое размещение нагрузки, при котором достигается необходимое для
данных условий положение центра тяжести, называется центровкой, или
удифферентованием, мотосудна.
Центровка имеет большое значение. Нередко оказывается, что
удовлетворительное по обводам мотосудно при нормальной удельной нагрузке
на 1 л. с. не достигает ожидаемой скорости хода только из-за
неправильного размещения весов, и это вынуждает производить переделку
уже готового мотосудна. Предварительная центровка избавит от лишней
работы.
Расчет центровки сводится к определению составляющих весов и их
расстояния от точки начала отсчета плеч (транец, мидель). Как известно
из механики, произведение силы (например, силы тяжести) на кратчайшее
расстояние от прямой, вдоль которой действует эта сила, до некоторой
точки называют моментом силы относительно этой точки.
Если относительно некоторой точки действует несколько параллельных сил,
то плечо их равнодействующей определяют, разделив суммы всех моментов
действующих сил относительно этой точки на сумму всех сил. Момент
равнодействующей сил веса стремится повернуть тело (в данном случае
мотосудно) относительно данной точки, и ему противодействует момент сил
поддержания, направленный в противоположную сторону.
Точкой судна, относительно которой определяются моменты, в общем может
быть любая (ЦВ, мидель-шпангоут), однако для судов с транцевой кормой
практически удобнее принимать за такую точку кормовую кромку транца, а
для судов с округлой кормой - мидель-шпангоут; при этом все моменты сил,
расположенных в нос от точки отсчета, записывают со знаком <плюс>, а в
корму (например, подвесной мотор) - со знаком <минус>.
При определении положения составляющих весов используют ориентировочный
чертеж общего расположения, выполняемый в самом начале разработки
проекта (см. рис. 50). Положение ЦТ корпуса по длине открытой мотолодки
можно в первом приближении с достаточной для наших целей точностью
принимать на миделе; при наличии рубки вес и расстояние ее ЦТ от транца
подсчитывают отдельно. Для других составляющих веса непосредственно по
чертежу замеряют расстояния от их ЦТ до точки отсчета. Расчет выполняют
по табл. 31, при этом число составляющих весов может быть и больше, в
зависимости от типа мотосудна и принятой детализации.
Рекомендуется производить расчет для всех возможных в эксплуатации
случаев загрузки мотосудна (с полным количеством людей, с уменьшенным, с
одним водителем и т. п.) с тем, чтобы можно было определить недопустимые
по условиям центровки случаи нагрузки и избегать их или, при
необходимости, принять соответствующие меры. В процессе проектирования
всегда следует предусматривать возможность передвижек топливного бака,
оборудования, сидений для окончательной центровки.
В общем случае при расчете может оказаться, что взаимное положение ЦТ и
ЦВ при намеченном общем расположении совершенно неприемлемо по условиям
центровки. Существует два способа ликвидации этого расхождения. Первый
заключается в изменении положения ЦВ путем корректировки теоретического
чертежа. Например, при необходимости сдвинуть ЦВ в нос подводную часть
носовых шпангоутов нужно сделать полнее, а кормовых - более острой.
Однако такой способ можно эффективно применять только для водоизмещающих
мотосудов, когда проектировщик располагает достаточным опытом. Изменение
теоретического чертежа глиссирующего мотосудна повлечет за собой прежде
всего изменение ходовых качеств.
Более радикальным и практически простым является способ изменения
намеченного общего расположения мотосудна. Обычно начинают при этом с
двигателя (имеется в виду стационарный, так как место расположения
подвесного мотора изменить обычно нельзя). Перестановка двигателя
требует изменения расположения кокпитов, сидений, топливных баков и т.
д. После внесения такой корректировки в проект расчет центровки
обязательно выполняют заново до получения результатов, отвечающих
приведенным рекомендациям. Могут быть небольшие расхождения, однако
следует помнить, что лучше допустить некоторое смещение ЦТ в корму,
особенно для глиссирующих мотосудов, чем в нос. Первое можно исправить,
установив транцевые плиты или, в крайнем случае, приняв балласт в нос, в
то время как чрезмерная центровка в нос потребует сложных переделок.
Необходимое положение ЦТ зависит от режима движения мотосудна.
а) Мотосуда в режиме плавания должны иметь ЦВ на расстоянии 48-49% длины
КВЛ от транца при U- и О-образных и примерно 46% при V-образных обводах.
Для уменьшения угла ходового дифферента ЦТ указанных мотосудов
рекомендуется смещать в нос от ЦВ на 5-10% длины КВЛ (меньший предел
относится к более тихоходным судам), т. е. располагать его
соответственно на расстоянии 54-58% длины КВЛ от транца при U- и
О-образных и 53-56% при V-образных обводах. Практически при таком
смещении мотосудно в состоянии покоя будет иметь небольшой дифферент на
нос.
б) Мотосуда в переходном режиме обычно имеют ЦВ на расстоянии 44-47%
длины КВЛ от транца при О-образных и 39-45% при V-образных обводах.
Центр тяжести мотосудов, предназначенных для начального периода режима,
следует сместить в нос (до 10% длины КВЛ), однако для более быстроходных
судов это должно быть меньше; к концу режима целесообразна кормовая
центровка.
в) Для глиссирующих мотосудов, начиная с Fr > 2,5, положение ЦВ уже не
имеет существенного значения, так как основной становится
гидродинамическая сила поддержания. В этих условиях ЦТ следует
располагать в точке приложения гидродинамической силы поддержания или,
по крайней мере, вблизи нее. В 5 указывалось, что гидродинамическая
подъемная сила приложена на расстоянии 0,75-0,70 смоченной длины днища
от кормовой кромки днища (см. рис. 8).
Такое положение можно признать удовлетворительным, если учесть, что
некоторое смещение ЦТ в корму от силы Аг компенсируется небольшой силой
плавучести, которая еще остается в этом режиме движения.
При отсутствии расчета из-за сложной схемы сил, действующих в этом
режиме (см. рис. 10), привести точные рекомендации невозможно, и в
каждом конкретном случае оптимальное положение ЦТ устанавливают во время
пробных выходов мотосудна. В качестве первого приближения можно
принимать координату ЦТ от транца равной 36-41% длины КВЛ, однако
необходимо всегда оставлять возможность для мелких передвижек при
окончательной центровке.
Возвращаясь к табл. 31, мы можем установить, что вариант полного
водоизмещения Dx = 480 кг, при котором Frv 2,5, обеспечивает необходимую
центровку (xg = 0.44Z,). В вариантах D3, D4 и D6 может потребоваться
незначительное перемещение весов, что и следует иметь в виду при
разработке окончательного варианта общего расположения. И, наконец,
вариант D2 с 2 чел. на носовом сиденьи невозможно использовать, так как
при этом xg == 0,49L, что свидетельствует о чрезмерно носовой центровке,
неприемлемой для данных условий (Fi> ^ 3,4).
Весьма удобен при любительском проектировании графический метод
центровки малотоннажных моторных судов, предложенный Ю.А. Манжосом и
описанный в сб. <Катера и яхты> (Л., <Судостроение>, 1965, № 5). Этот
способ нагляден, поскольку непосредственно на графике можно видеть, как
меняется положение общего ЦТ при изменении величины или положения
какой-либо составляющей нагрузки судна.
