|
Плавучесть, осадка и дифферент
Плавучесть—способность судна держаться на плаву, имея заданную осадку при определенной нагрузке. Это качество должно сохраняться в любых обстоятельствах эксплуатации яхты.
На погруженную в воду поверхность судна при его неподвижном состоянии в каждой точке действуют силы гидростатического давления воды, направленные перпендикулярно поверхности. Все эти силы можно привести к одной силе плавучести, направленной вверх и приложенной в центре тяжести погруженного объема — центре величины ЦВ. Согласно известному закону Архимеда, сила плавучести равна массе воды, вытесненной судном.
Кроме давления воды на корпус судна действуют силы тяжести, которые также могут быть приведены к одной равнодействующей силе D, направленной вниз и приложенной в центре тяжести ЦТ судна. Для того чтобы судно плавало в состоянии равновесия, необходимо, чтобы сила плавучести и сила тяжести были равны и располагались на одной вертикали:
D = γ • V; Xд = Xc, (5)
где
γ — плотность воды, т/м3;
V — объемное водоизмещение, м3;
D — масса судна или массовое водоизмещение, т;
Хд—отстояние центра тяжести ЦТ от плоскости миделя, м;
Хс—отстояние центра величины ЦВ от плоскости миделя, м.
В зависимости от плотности воды, в которой плавает яхта, ее объемное водоизмещение может изменяться, хотя масса судна остается постоянной. В пресной воде, плотность которой близка к единице, для поддержания судна определенной массы требуется больший погруженный объем V, чем в соленой воде, плотность которой колеблется от 1=1,010—1,015 т/м3 в Балтийском море до 1,023—1,028 т/м3 в океане. Изменение объемного водоизмещения при переходе яхты из пресной воды (7=1,00) в морскую и наоборот происходит за счет изменения осадки. Величина этого изменения невелика — менее 1% осадки и на эксплуатационных качествах яхты практически не сказывается. Однако влияние солености на осадку следует учитывать при обмере яхты и вычислении ее гоночного балла.
Знание главных размерений яхты и ее коэффициентов полноты позволяет капитану выполнять некоторые элементарные расчеты приближенных значений водоизмещения, изменения осадки при приеме груза относительно небольшой величины.
Водоизмещение:
D = γ • δ • Lквл • Bквл • Тср т. (6)
Груз, изменяющий осадку на 1 см:
р = 0,01 • γ • α • Lквл • Bквл. т. (7)
Если при проектировании или постройке яхты окажется, что ее масса превышает водоизмещение по КВЛ, а ЦТ смещен в нос или корму от ЦВ, то при спуске на воду она погрузится глубже конструктивной ватерлинии и получит наклон—дифферент на нос или на корму. При продольном наклонении в воду погружается дополнительный объем корпуса в носу или корме и в ту же сторону смещается точка приложения равнодействующей сил плавучести (ЦВ) до того момента, пока вновь не будет достигнуто условие плавания в состоянии равновесия, т. е. Xд=Хс.
И увеличение осадки, и дифферент нежелательны, так как обводы ватерлиний яхты могут существенно отличаться от тех, что были предусмотрены ее посадкой по проектной КВЛ. Чтобы этого не случилось, после выбора главных размерений конструктор должен хотя бы приблизительно оценить массу будущей яхты. Для этого выполняется предварительный расчет массовой нагрузки по основным разделам: корпус; дельные вещи и палубное оборудование; оборудование внутренних помещений; рангоут, такелаж и паруса; двигатель с трубопроводами, гребным валом и электрооборудованием; системы с трубопроводами и цистернами; полезная нагрузка—экипаж, запасы пресной воды и провизии, топливо для двигателя, снабжение, балластный фальшкиль. Примерное соотношение этих составляющих массовой нагрузки дано в табл. 1, а сумма их должна быть равна массовому водоизмещению яхты по КВЛ.
Существенное влияние на дифферент яхты оказывают переменные массы—топливо и вода в цистернах, которые расходуются в течение плавания, а также экипаж, имеющий возможность перемещаться по яхте. Поэтому цистерны для жидкости стараются располагать вблизи общего ЦТ яхты, а экипаж во время гонки рассредоточивать на палубе и в помещениях, не допуская его скопления в кормовом кокпите, где масса людей создает значительный дифферентующий момент па корму.
Таблица 1
Примерное распределение массового водоизмещения между разделами нагрузки для крейсерско-гоночных яхт длиной 10—14 м
| Наименование раздела массовой нагрузки |
Массовое водоизмещение, % |
| Корпус |
30—43 |
| Фальшкиль |
30—45 |
| Дельные вещи в корпусе и на палубе |
2—4,5 |
| Оборудование помещений |
3—7 |
| Рангоут, такелаж и паруса |
4—7 |
| Двигатель с трубопроводами и электрооборудованием |
0—7 |
| Системы с трубопроводами и цистернами |
2—4 |
| Полезная нагрузка: экипаж с багажом, запасы пресной воды, провизии и топлива |
6—8 |
Массовое водоизмещение D=100%
Читаем далее: Непотопляемость
|
