ГЕОМЕТРИЧНИ ХАРАКТЕРИСТИКИ НА КОРАБА

Формите на корпуса на кораба са твърде своеобразни и са се установили такива на основата на многогодишния опит на корабостроенето и корабоплаването, на резултатите от изпитанията с корабни модели в опитни басейни, на резултатите от някои теоретични изследвания и т.н.

От формите на корпуса на кораба зависят редица негови качества, някои от които дори се намират в противоречие помежду си. Ето защо, когато се измени формата на корпуса на кораба с цел да се подобри едно негово качество, неизбежно се влошава някое друго.

Наред с това при избиране на формите на надводната част на кораба трябва да се има предвид и някои естетически съображения.

Всичко това води до необходимостта от разумен компромис при определяне на формите на корпуса съобразно с вида на кораба, предназначението му, района на плаване, материала, от който е изграден корпуса и т.н.

1. Основни определения:

а) Диаметрална равнина (ДР). Това е вертикална надлъжна равнина, разделяща кораба на лява и дясна симетрични половини;

б) Равнина на средното ребро – вертикална напречна равнина, разделяща кораба на две равни по дължина части – носова и кърмова.

в) Равнина на конструктивната водолиния (КВЛ). Тази равнина съвпада с тихата водна повърхност при пълно натоварване на кораба и плаване без крен и диферент.

Равнината на КВЛ разделя корпуса на кораба на подводна и надводна част.

2. Главни размери:

а) Най-голяма дължина (габаритна дължина) на кораба (L) – надлъжното разстояние между най-отдалечените точки на корпуса на кораба, които представляват едно конструктивно цяло с него.

б) Най- голяма ширина (габаритна ширина) на кораба (B) – напречното разстояние между най-отдалечените точки на корпуса на кораба, които представлщват едно конструктивно цяло с него.

в) Височина на борда (D). Така се нарича разстоянието по отвеса (вертикала) от основната равнина (кила на кораба) до бордовата линия  на горна палуба, измерено в средното ребро на кораба.

г) Газене (d). Това е разстоянието по вертикала (отвеса) от киловата линия (най-долната потопена точка на корпуса) до конструктивната водолиния (повърхността на водата).

Газенето на кораба е променлива величина и зависи от неговото натоварване.

д) Височина на надводния борд (f). Така се нарича разстоянието по вертикала от повърхността на водата до главната палуба.

D = d + f;

Газенето се измерва на носа dн и на кърмата на кораба dк. Полусумата от носовото и кърмовото газене, се нарича средно газене на кораба – dср.

    (dн + dк) / 2 = dср

Разликата между нововото и кърмото газене кораба се нарича диферент.

• Диферент: (Ψ = dн – dк);

Когато кърмата гази повече от носа, корабът има диферент към кърмата, т.е. диферента е отрицателен и обратно.

Ако газенето на носа и кърмата е еднакво, казваме че корабът плава на равен кил.

• Равен кил: (dн = dк), т.е. (Ψ = 0);

При наклоняване около надлъжната си ос корабът получава крен, съответно към десния или към левия борд.

• Крен надясно: (θ = dд/б – d л/б);

Когато газенето на кораба по десния и левия борд са еднакви (т.е. корабът няма крен), казваме, че корабът е изправен.

• Изправен кораб: (dл/б = d д/б), т.е. (θ = 0);

3. Отношения между главните размери.

Съотношенията между четирите теоретични главни размера на кораба (дължиина, широчина, газене и височина на борда) ще повлияят върху неговите мореходни качества.

Именно затова още по време на проектирането на кораб, конструкторите залагат такива размери, които ще са най- подходящи за задачите, които ще изпълняват от кораба и ще отговарят най-точно на неговото предназначение и районът, който той ще плава.

а) дължина към широчина (L:B)

На фигурата са показани схематично два кораба съответно с голямо и малко отношение L:B. При равни други условия корабът с голямо отношение L:B ще се движи с по-голяма скорост и по-добре ще “лежи на курса си“, т.е. ще поддържа по-точно предварително зададена посока на движение. Същевременно той е по-неповратлив и трудно ще маневрира. Корабите с малко отношение L:B са по-бавноподвижни и се отличават с голяма рискливост (чести отклонения вдясно и ляво от зададения курс под действието на случайни фактори). Те обаче са по-повратливи, с тях по-лесно се маневрира в ограничена акватория.

Ориентировърните граници, в които се движи това съотношение е 6,0 до 7,5, т.е. дължината на кораба е 6-7 пъти по-голяма от широчината му.

б) дължина към височина на борда (L:D)

На фигурата са показани два кораба с различни отношения L:D. Те се различават най-вече по своята надлъжна здравина. От якостна гледна точка корабът се разглежда като плаваща греда, подпряна от Архимовите сили и натоварена от собственото си тегло и теглото на товарите. Тези два вида сили са различно разпределени по дължината на кораба и се стремят да го огънат и пречупят. Опасността от пречупване се засилва когато кораба плава в бурно море и попадне на връх или падина на вълна. Ако корабът е дълъг и нисък, ще се пречупи по-лесно, отколкото ако е къс и висок.

За да се осигури достатъчна обща надлъжна здравина на корпуса на един дълъг и нисък кораб, е необходимо неговите конструктивни елементи да са с по-големи размери (съответно и по-здрави). Вследствие на това се изразходва повече материал за построяването на кораба, а той става по-скъп и по-тежък. По голямото собствено тегло на корпуса пък води до намаляване на масата на транспортирания товар и от там до по-ниска рентабилност на кораба.

Границите, в които се движи това отношение, за морските транспортни кораби е от 9 до 14, като преминаването на горната граница е много рядко изключение.

в) широчина към газене (B:d)

Това отношение влияе в най-голяма степен на напречната устойчивост и напречното клатене. Широкият и плиткогазещ кораб, т.е. с голямо отношение B:d, има голяма напречна устойчивост. Характерен пример за това е салът.

Но, прекалено устойчивите кораби имат рязко, отривисто клатене, с изразени неблагоприятни последици. Ето защо не бива да се прекалява увеличаване на стойностите на това отношение. Ориентировъчно то се движи в границите от 2 до 2,5.

В по-малка степен от това отношение зависят и други качества на кораба – движимост, устойчивост на курса, напречно отнасяне от водните течения или вятър (дрейф).

г) височина на борда към газене (D:d)

От това съотношение най-много зависи непотопимостта на кораба. Корабът с по-голямо отношение D:d ще потъне след наводняване на по-голяма част от неговите помещения и след по-дълго време.

По-второстепенно се смята влиянието на това отношение върху движимостта, устойчивостта на курса, повратливостта и дрейфа, предизвикан от водни и въздушни течения.

Стойностите на отношението се изменят в широки граници – от 1,05 за някои танкери до 1,6 и повече за пътническите кораби.

4. Коефициенти на пълнота.

Чрез коефициентите на пълнота се добива ясна представа за пълнотата на фигури (или тела), като се сравняват лицата (обемите) им с лицата (обемите) на правилни геометрични фигури (тела), описани около дадените.

На дадената фигура е показана произволна равнинна фигура с лице А, около която е описан правоъгълник с дължина на страните си b и h.

Коеф. на пълнота на тази фигура е:

C = A / b.h

Този коеф. е безмерна величина (число) със стойности, по-малки или най-много равни на единица.

а) коефициент на пълнота на КВЛ.

Получава се, когато около фигурата, представляваща сечението на кораба в равнината на конструктивната водолиния, се опише правоъгълник, който има страни с дължини, равни на главните размери на кораба L и B.

Коеф. на пълнота е:

Cwl = Awl / L.B;

Най-често срещаните стойности са около 0,8.

б) коефициент на пълнота на средното ребро.

В този случай правоъгълник се описва само около подводната част на средното напречно сечение на кораба, както е показано на фигурата.

Следователно страните на правоъгълника са равни на B и d.

Коефициентът се получава по следната формула:

Cm = Am / B.d;

Стойностите му са по-големи отколкото на Cwl.

За съвременните кораби с отвесни бордове и плоско дъно в средната част те достигат до 0,98 – 0,99.

в) коефициент на обща пълнота – Cb.

Този коефициент характеризира пълнотата на подводния обем на кораба, като сравнението се прави с обема на описания около подводната част правоъгълен паралелепипед с размери L, B и d.

Подводният обем на кораба е прието да се означава с равнобедрен триъгълник, обърнат с основата си нагоре.

Коефициентът на обща пълнота – Cb ще се изчисли по посочената на фигурата формула:

От коефициентите на пълнота на кораба, т.е. от пълнотата на формите му, зависят редица негови мореходни качества, най-вече движимостта.