Проектирование судов внутреннего плавания - Дормидонтов Н.К., Анфимов В.Н., Малый П.А., Пахомов Б.А., Шмуйлов Н.Л.

Автор: Дормидонтов Н.К. Анфимов В.Н. Малый П.А. Пахомов Б.А. Шмуйлов Н.Л.
Теги: техника средств транспорта транспорт судостроение морские судна судоходство морской транспорт
Год: 1974
Похожие
Модели советских парусных судов
Рулевые устройства судов (проектирование и расчет)
Многокорпусные суда
Судовые энергетические установки с двигателями внутреннего сгорания
Текст
                    
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
СУДОВ
ВНУТРЕННЕГО
ПЛАВАНИЯ
Издательство
„Судостроение44
— Ленинград
1974
УДК 629.122.001^
П79
Н. К. Дормидонтов, В. Н. Анфимов, П. А. Малый,
Б. А. Пахомов, Н. Л. Шмуйлов
За послевоенный период коренным образом изменились внутрен-
ние водные пути и условия эксплуатации речного флота, созданы но-
вые типы судов, накоплен большой опыт их проектирования. Однако
до сих пор в отечественной и иностранной литературе нет книг, ко-
торые содержали бы в систематизированном виде методику и осо-
бенности проектирования современных водоизмещающих судов внут-
реннего плавания, составляющих в настоящее время основное ядро
флота на внутренних водных путях.
При проектировании водоизмещающих судов внутреннего плава-
ния возникают значительные трудности, обусловленные прежде все-
го ограниченной осадкой корпуса, поэтому в предлагаемой книге
особое внимание уделяется специфике решения важнейших вопросов
проектирования таких судов, а именно: технико-экономическому
обоснованию проекта, методам его разработки, выбору основных
элементов и характеристик проектируемого судна, принципам
их оптимизации. В книге широко используются результаты ис-
следований, выполненных в последние годы как в Советском Союзе,
так и в других странах и посвященных различным вопросам проекти-
рования судов.
Книга предназначена для инженерно-технических работников,
которые занимаются проектированием судов внутреннего и смешан-
ного плавания, а также может быть полезной студентам кораблест-
роительных вузов и институтов водного транспорта.
Илл. 135. Табл. 47. Литерат. 47 назв.
Рецензенты: А. Ф. Гринбаум, С. Б. Шур, А. М. Тер-Акопов
и Г. В. Школьников
Научный редактор канд. техн, наук А. Я. Рывлин
31804—036
П-----------
048(01)—74
© Издательс 1
ОТ АВТОРОВ
В результате коренной реконструкции отечественных вну-
тренних водных путей создана единая глубоководная система
в европейской части СССР и значительно улучшены основные
водные бассейны Сибири. Реконструкция превратила мелководные
пути в глубоководные магистрали (с включением в них крупных
озер и водохранилищ), приблизив тем самым условия плавания по
этим магистралям к морским. После ввода в эксплуатацию Волго-
Балтийского водного пути им. В. И. Ленина Москва, Ленинград
и ряд крупных промышленных центров, лежащих на Волго-Камской
магистрали, превратились в порты пяти морей, взаимно связанные
между собою. Стали возможными перевозки грузов и пассажиров
между этими портами без пересадок пассажиров и трудоемких пере-
валок грузов на стыке речных и морских путей.
Реконструированные внутренние водные пути потребовали созда-
ния нового технически совершенного грузового и пассажирского фло-
тов. В настоящее время в бассейнах речной транспортной системы
европейской части СССР эксплуатируются сухогрузные и наливные
теплоходы грузоподъемностью до 5000 т, толкаемые составы грузо-
подъемностью до 16 000 т с толкачами мощностью до 4000 л. с.,
а в восточных бассейнах — грузовые теплоходы грузоподъемностью
до 2000 т и толкаемые составы грузоподъемностью до 12 000 т с тол-
качами мощностью до 2000 л. с. Создан новый класс судов смешан-
ного плавания «река — море». Значительно возросли скорости дви-
жения судов и составов.
Директивами XXIV съезда КПСС по девятому пятилетпему
плану развития народного хозяйства СССР предусматривается даль-
нейшее развитие речного транспорта, увеличение его грузооборота
(примерно на 24%), продолжение работ по улучшению водных путей
в восточных районах страны, расширение пропускной способности
портов и пристаней, пополнение флота крупнотоннажными грузо- •
выми судами и секционными составами большой грузоподъемности,
в том числе для бесперевалочных перевозок в морских и речных
условиях, а также быстроходными пассажирскими судами. При этом
будет значительно снижена себестоимость перевозок.
Для успешной реализации поставленных задач потребуется даль- ,
нейшее ускорение технического прогресса водного транспорта, источ-
ником которого послужит накопленный опыт строительства и экс-
плуатации флота и максимальное внедрение новых достижений
науки и техники. Основные технические направления на этом пути
следующие: дальнейшее проведение строгой типизации флота; соз-
дание новых архитектурных и конструктивных типов судов; повы-
шение грузоподъемности судов и составов, а также скорости их
движения; сокращение стояночного времени и порожних пробегов;
увеличение периода навигации; внедрение комплексной механиза-
ции и автоматизации во всех звеньях транспортного процесса;
расширение морских прибрежных районов, доступных для судов
внутреннего плавания, применение новых экономичных средств
управления составами (движительно-рулевых и подруливающих
комплексов), обеспечивающих безопасность плавания при большой
интенсивности движения и в сложных ветро-волновых условиях;
создание специальных судов п составов смешанного плавания;
обеспечение технологичности ремонта с использованием индустри-
альных методов; применение новых судостроительных материалов
(высокопрочные стали, алюминиевые сплавы, пластмассы и т. п.).
Современные суда внутреннего плавания оборудуются сред-
ствами комплексной автоматизации и механизации трудовых про-
цессов, обеспечивающими скоростную обработку судов в портах; на
них созданы условия для высокопроизводительного труда и отдыха
членов экипажа. Созданы новые архитектурно-конструктивные типы
судов: грузовые суда с кормовым расположением машинных отделе-
ний, надстроек и рубок; суда с двойным дном и двойными бортами,
с полным раскрытием грузовых трюмов; пассажирские скоростные
суда с новыми принципами движения (СПК, СВП, полуглиссирую-
щие, с закритическими скоростями). Увеличивается число грузо-
вых и пассажирских двухкорпусных судов, комбинированных су-
хогрузно-наливных судов, создаются специализированные суда для
перевозки минерально-строительных и химических грузов, авто-
мобилей, контейнеров и т. п.
Естественно, что осветить вопросы проектирования всех этих
многочисленных типов судов в одной монографии невозможно. Учи-
тывая, что в ближайшие 10—15 лет основной объем перевозок гру-
зов, а также массовые пассажирские перевозки будут производиться
в стальных водоизмещающих судах, авторы посвящают настоящую
монографию судам этого типа.
Большое внимание в книге уделено эксплуатационно-техниче-
скому и экономическому обоснованиям типа судна и разработке за-
дания на его проектирование; выбору главных размерений судна,
их соотношений и характеристик формы обводов; принципам компо-
новки общего расположения судна; особенностям проектирования
ряда новых типов судов, а также оптимизации главных элементов
судов с применением ЭВМ.
Книга написана коллективом авторов под руководством
И. К. Дормидонтова. Главы I, XVI написаны Б. А. Пахомовым-,
главы II, III, IV, V, IX и § 28, 44, 47, 48, 50, 52, 53 — Н. К- Дорми-
донтовым; главы VI, XIX, XX — П. А. Малым; главы VIII, XV и
§ 29, 45, 46, 49, 51, 54—59 — В. Н. Анфимовым; главы XVII,
XVIII и § 6, 43 — Н. Л. Шмуйловым.
4
Часть первая---------------------
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Глава I
ОБОСНОВАНИЕ ТИПА СУДНА И РАЗРАБОТКА
ЗАДАНИЯ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
§ 1. Особенности эксплуатационно-экономического
обоснования проекта
Экономическая эффективность работы водного транспорта
зависит от технического совершенства, пропорциональности раз-
вития, уровня организации и согласованности работы его состав-
ных частей: флота, портов, судоходных путей, судопропускных
сооружений, судостроительных и судоремонтных предприятий. В це-
лом водный транспорт представляет собой сложную динамическую
систему взаимосвязанных и совместно действующих технических
средств. Работоспособность этих средств в первую очередь опре-
деляется их надежностью. Прямое следствие недостаточной надеж-
ности транспортных судов — уменьшение их провозной способно-
сти в результате простоев, связанных с ремонтом в навигационный
период, и увеличение трудоемкости, металлоемкости и стоимости
ремонтов. Эксплуатационная надежность судна в значительной
степени зависит от соответствия эксплуатационным условиям его
основных характеристик, устанавливаемых в процессе предвари-
тельного проектирования. Особое значение в связи с этим приоб-
ретает выбор оптимальных типов перспективных судов, который
должен производиться с учетом комплекса задач, определяющих
развитие водного транспорта в целом.
К числу таких задач относятся: определение объема, структуры
и направления перевозок грузов и пассажиров; установление опти-
мальных грузовых и пассажирских потоков, а также разработка
генеральной схемы транспортировки по внутренним водным путям;
обоснование пропускной способности, габаритов и характеристик
судоходных путей и сооружений; разработка рациональной схемы
организации и технологии перевозок; изучение пропускной способ-
ности портов, разработка генеральной схемы развития причального
и портового хозяйства, технологических схем и средств механизации
грузовых работ; обоснование размещения и мощности судострои-
тельных и судоремонтных предприятий; определение провозной
5
способности флота, разработка сетки типов судов и судостроитель-
ной программы перспективного пополнения.
Решения перечисленных задач взаимосвязаны. В настоящее
время при планировании судостроения разработка вариантного ряда
перспективных типов судов обычно сводится к установлению тех-
нико-эксплуатационных характеристик судов с помощью прибли-
женных зависимостей, получаемых в результате обработки стати-
стических материалов, отражающих уже достигнутый уровень судо-
строения.
При обработке статистических проектных данных удается полу-
чить лишь упрощенные зависимости (аналитические или графиче-
ские) исследуемых характеристик от водоизмещения, грузоподъем-
ности, модулей главных размерений и т. п. Это происходит вслед-
ствие того, что аппроксимацию выполняют в широком диапазоне
типоразмеров судов, снижая в то же время требования к допусти-
мым отклонениям искомых характеристик. В действительности эти
зависимости значительно сложнее. Сложность, а в некоторых слу-
чаях и невозможность выявления аналитических зависимостей между
параметрами технических средств, их технико-эксплуатационными
и экономическими характеристиками, а также эксплуатационно эко-
номическими условиями, не позволяют создать общее уравнение или
систему уравнений для однозначного оптимального решения. По-
этому почти во всех современных исследованиях подобных задач
применяют метод последовательных приближений и вариаций, по-
зволяющий составить единую схему расчетов (алгоритм).
Решение проблемы общей оптимизации водного транспорта в це-
лом настолько трудоемко, что даже с помощью современных мате-
матических методов и вычислительной техники пока невозможно
получить результаты в практически приемлемые сроки. Несколько
работ, выполненных в последнее время, доказали принципиальную
возможность решения задачи о комплексном обосновании отдельных
сторон этой проблемы. Например, на основе применения ЭВМ раз-
работана задача оптимизации выбора типов судов и схем механиза-
ции грузовых работ при заданных экономических условиях, харак-
теристиках грузооборота, пропускной способности и габаритах пути.
Чтобы уменьшить трудоемкость расчетов, в современной прак-
тике проектирования уменьшают число вариантов, положенных в ос-
нову исследований, ограничивают и упрощают исходные условия,
исключая из варьирования ряд технических, эксплуатационных или
экономических характеристик (считают их заданными), или прово-
дят параллельное варьирование по наиболее важным параметрам.
Применение метода последовательных приближений обусловли-
вает поэтапное выполнение всех работ по проектным обоснованиям
(в соответствии с последовательностью, объемом и точностью раз-
работок).
Проектные обоснования обычно выполняют в два этапа. Первый
этап — эксплуатационно-экономические обоснования, по результатам
которых разрабатывается долгосрочный план судостроения и со-
ставляется сетка типов судов перспективного пополнения флота.
6
Второй этап — технико-экономические обоснования, выполняемые
в процессе разработки проекта для оценки вариантов конкретных
технических решений и мероприятий по совершенствованию судна.
На первом этапе обоснованию подлежат только те основные
характеристики судна, которые отражают его назначение, грузо-
подъемность, грузовместимость, пассажировместимость, скорость,
габаритные ограничения размеров, а также тип и мощность энерге-
тической установки. При этом особенно важное значение имеет обо-
снование скорости судна и его грузоподъемности (пассажировме-
стимости). Окончательный выбор грузоподъемности и скорости
проектируемых судов по типоразмерам сетки входит в компетенцию
планирующих органов Министерства речного флота. Результаты
первого этапа эксплуатационно-экономических обоснований пред-
ставляются в виде сетки типов судов, которая служит руководящим
документом при составлении технических заданий на проектирова-
ние всех конкретных судов. В тех особых случаях, когда приходится
разрабатывать проект внесеточного типа судна, основные характе-
ристики и показатели исходного варианта для составления техниче-
ского задания необходимо устанавливать на основе специального
исследования вариантного ряда с учетом конкретной линии или
района перевозок. Следует отметить, что сетка не исключает необ-
ходимости выполнения начальных стадий проектирования: она огра-
ничивает лишь количество вариантов, подлежащих рассмотрению
при разработке проекта судна.
Для проектирования «сеточного» судна исходных данных, приво-
димых в сетке, также недостаточно; необходимо устанавливать до-
полнительные требования, используя для этого систематизированные
материалы эксплуатационно-экономических обоснований сетки и
статистические данные эксплуатации. При этом должны фиксиро-
ваться характеристики и исходные условия, устанавливаемые на
первом этапе обоснований. К их числу относятся:
—	качественные и количественные характеристики грузопотоков
и пассажиропотоков (род груза и его транспортная характеристика,
удельный погрузочный объем, физико-химические свойства); вид
пассажирских перевозок (транзитные, туристские, пригородные,
внутригородские); пункты отправления и назначения, количество
груза, сроки его предъявления к перевозке; объем перевозок пас-
сажиров;
—	условия плавания и обработки судов в портах (дальность
перевозок, характеристики судового хода, судопропускных сооруже-
ний ветро-волнового режима, скорости течения; размеры причаль-
ных набережных; характеристики и количество перегрузочных
средств, интенсивность погрузки — разгрузки);
—	нормативы затрат времени на технические операции в пути,
в начальном и конечном пунктах (ожидание грузовой обработки,
смена тяги и несамоходных средств в пути, шлюзование, задержки
в пути из-за неблагоприятных условий плавания);
, — эксплуатационно-технические характеристики судна [грузо-
подъемность, пассажировместимость, скорость (мощность), тип
7
энергетической установки, расход и марки топлива и смазочных
материалов, весовая нагрузка, численность экипажа; срок службы,
степень надежности и ремонтопригодности];
— экономические характеристики и показатели (строительная
стоимость по группам разбивки на учетные единицы или на одну
тонну веса корпуса и механизмов, амортизационные отчисления
с выделением расходов на ремонт, эксплуатационные расходы, про-
порциональные строительной стоимости; зарплата и расходы, про-
порциональные заработной плате; цена топлива и смазочных мате-
риалов, эксплуатационные расходы на содержание судна в ходу и
на стоянке; провозная способность, себестоимость перевозок, удель-
ные капиталовложения; удельные приведенные затраты).
Заметим, что в процессе проектирования обычно приходится со-
поставлять весьма близкие варианты судна, предназначаемого для
заданной расчетной линии перевозок, которая была установлена при
разработке сетки типов судов или технического задания на проекти-
рование. Оговариваемые в сетке обобщающие характеристики
проектируемого судна — грузоподъемность, пассажировместимость,
скорость, интенсивность грузовых работ, сила тяги на гаке — изме-
няются на втором этапе обоснования не путем независимого варьи-
рования, а вследствие разрабатываемых технических решений и ме-
роприятий, направленных на совершенствование проектируемого
судна. Оценки и отбор оптимальных вариантов в данном случае про-
изводятся, как и на первом этапе обоснований, по результатам
сопоставления их по тем же экономическим показателям.
§ 2. Расчет эксплуатационно-экономических
показателей
В процессе эксплуатационно-экономического обоснования проек-
тируемых судов используется определенная система показателей.
Поскольку в настоящее время отсутствует единый метод оценки
непосредственных затрат общественного труда на производство и до-
ставку продукции, на практике принято выражать их в виде стои-
мостных показателей.
При сравнении вариантов судов критерием оптимальности судна
служит условный оптимум показателей, принятых в качестве основ-
ных. Чтобы уменьшить трудоемкость расчетов, выбирают лишь
те показатели, которые являются наиболее важными для судов
данного типа. Во многих случаях можно достоверно установить
эффективность различных вариантов судна, пользуясь обобщен-
ными (синтетическими) показателями, в качестве которых прини-
мают максимум провозной способности и минимум себестоимости
перевозок, удельных капиталовложений и приведенных затрат.
Проектная себестоимость перевозок учитывает за-
траты на содержание судна в эксплуатации на единицу транспорт-
ной продукции (1 т-км или 1 пассажиро-километр на 1 т груза или
на одного пассажира) в условиях расчетной линии перевозок за
определенный период времени.
8
При сопоставлении вариантов в процессе разработки проекта
себестоимость перевозок принято подсчитывать по формуле
5х —+ЭС —~5М—-
_ /об_____^об___*об
Q
(1.1)
где Эх, Эс, Эм — эксплуатационные расходы соответственно на ходу,
стоянках и маневрах, отличающиеся затратами на топливо и смазоч-
ные материалы, руб.; Q — объем транспортной работы судна, т-км
(пассажиро-километр);	, —-----коэффициенты, учитываю-
/об ^об ^об
щие распределение времени оборота или рейса по элементам: ход,
стоянка, маневры.
Для транспортных грузовых и грузопассажирских судов в связи
с незначительными затратами времени на маневры учитываются
только расходы на ходу и стоянках:
9 /х ч /с
Jx Г Jc
S =----Е£б__---^об_ _	(i .2)
Эксплуатационные расходы представляют собой сумму следую-
щих затрат: все виды заработной платы судового экипажа (в пе-
риоды навигации, зимнего отстоя и т. п.); отчисления на социальное
страхование, бесплатное питание и прочие прямые и распределяемые
расходы; отчисления на амортизацию, ремонт и обслуживание судна
в период навигации зимнего отстоя; стоимость топлива и смазки.
Обычно себестоимость содержания судна (судо-суточные эксплуа-
тационные расходы) рассчитывается по трем основным статьям:
Эх, с = Ош + О- + ОРм>
где
Сзп — расходы, зависящие от фонда заработной платы судового
экипажа, с учетом отчислений на социальное страхование и расхо-
дов за период зимнего отстоя:
Мдо — месячный фонд должностных окладов экипажа судна, руб.;
k — коэффициент, учитывающий премиальную оплату за выполнение
плана перевозок и рейсовых заданий, надбавки за работу в более
сложных условиях, дополнительную заработную плату, повышение
ставок заработной платы плавающего состава в удаленных районах,
отчисления на социальное страхование, расходы по зимнему отстою;
Ст — расходы на топливо и смазочные материалы за сутки хода:
Ст = 24.10-^а(цтЦт + цсмЦсм),	(1-4)
9т, 9см — удельные расходы топлива и смазочных материалов на
ходу по главным двигателям, г/л. с. ч; Дт, ДСм — цены топлива и
смазочных материалов в руб. за тонну; а = 1,03-4-1,06 — коэффициент,
9
учитывающий расход топлива и смазочных материалов вспомога-
тельными механизмами (расходы на топливо и смазочные материалы
на стоянке и на маневрах для теплоходов составляют соответственно
5 и 65% расходов на ходу);
Сарм — расходы, пропорциональные строительной стоимости
судна:
____ Сс ав +	4" йтр 4~ ам	/ 1 Е\
арм“7’сл7’э	100	’
Сс — строительная стоимость (отпускная цена) судна в руб.;
Тел — срок службы судна, лет; Тэ — период эксплуатации, сут.; ав,
аР, атр, ам — нормативы отчислений соответственно на полное вос-
становление; капитальный и средний ремонты; текущий и навигаци-
онный ремонты; материалы и малоценный инвентарь.
Строительная стоимость в процессе эксплуатационно-экономиче-
ских обоснований сетки типов судов и разработки технических зада-
ний на проектирование определяется с помощью укрупненных изме-
рителей, отражающих изменение стоимости судов в зависимости от
их технико-эксплуатационных характеристик. При этом для перспек-
тивного периода измерители рекомендуется уменьшать на 10—20% *.
В процессе проектирования судна строительная стоимость рассчиты-
вается по группам весовой нагрузки и статьям затрат, причем сте-
пень детализации калькуляции соответствует стадии проектирования.
Несмотря на ряд выполненных в последнее время исследований,
вопрос об установлении достоверных стоимостных измерителей и об
определении отчислений на амортизацию и ремонт еще недостаточно
изучен. Нормативы амортизационных отчислений устанавливаются
в зависимости от стоимости судна (дифференцированно по типу и
грузоподъемности судов, типу и мощности главных двигателей, по
материалам, используемым для постройки судна). Эти нормативы,
отражающие уровень технического прогресса, достигнутый в 50-е
годы, страдают известной условностью, недостаточно дифференциро-
ваны, и поэтому их рекомендуется использовать только для укруп-
ненных экономических обоснований, цель которых — выбрать виды
перевозочных средств, распределить перевозки между видами транс-
порта и т. п. При выборе типов перспективных судов и особенно
при разработке конкретных мероприятий, направленных на техниче-
ское усовершенствование судна, использование этих нормативов без
корректировки в отношении затрат на ремонт не будет способство-
вать повышению надежности и долговечности судна. Как известно,
увеличение надежности конструкций и механизмов обычно связано,
с одной стороны, с дополнительными капиталовложениями, т. е.
с увеличением начальной строительной стоимости, а с другой —
с уменьшением расходов на ремонт и ежегодных отчислений на вос-
становление. Таким образом, практика назначения постоянных амор-
тизационных отчислений для всех вариантов проектируемого судна
* Методика расчетов и экономические показатели для распределения пере-
возок между видами транспорта. М., «Транспорт», 1966, с. 281.
10
может привести к ошибкам при выборе оптимального варианта.
Нормы амортизационных отчислений целесообразно определять в та-
ких случаях с помощью специального расчета по каждому варианту
проекта.
Удельные капиталовложения учитывают единовремен-
ные затраты на судно (строительную стоимость), отнесенные к еди-
нице транспортной продукции (1 т перевезенного груза, 1 т-км,
1 пассажиро-километр) в сутки эксплуатационного периода:
fey=^.	(1.6)
При варьировании прогнозных схем технического обслуживания
(безремонтная схема; схема, предусматривающая модернизацию,
усиление конструкций или дооборудование судна в процессе эксплуа-
тации и др.) показатель удельных капиталовложений должен отра-
жать сумму единовременных и разновременных (поэтапных) затрат,
приведенных к определенному расчетному сроку:
'	(1.7)
ч
где Cct — сумма поэтапных капиталовложений.
Суммирование поэтапных капиталовложений, например за пе-
риод службы судна, рекомендуется производить с помощью коэф-
фициента приведения, учитывающего систематическое уменьшение
стоимости производственных фондов и капитальных затрат в резуль-
тате технического прогресса:
т
сл
Cd=M>		(1-8)
1
где Ct —капиталовложения по годам; qt — коэффициент приведения
разновременных затрат:
Еи— нормативный коэффициент сравнительной эффективности.
Показатель удельных приведенных затрат объеди-
няет текущие (эксплуатационные) расходы и капитальные вложе-
ния с помощью нормативного коэффициента сравнительной эффек-
тивности Е„, который связан с нормативным сроком окупаемости Т-,,
соотношением Ея =—.В качестве критерия для оценки сравнитель-
Т и
ной эффективности вариантов проекта транспортных судов исполь-
зуется показатель приведенных затрат по себестоимости перевозок
в виде
3 = s-\-Euky.	(1-Ю)
Нормативный коэффициент сравнительной эффективности обычно
Устанавливается не ниже 0,12.
11
Метод сравнения проектных вариантов судов по абсолютным
значениям обобщенных показателей, принимаемый обычно для сов-
ременных эксплуатационно-экономических обоснований типов судов,
вызывает определенные затруднения, когда его начинают применять
на втором этапе обоснований для оценки вариантов, разрабатывае-
мых в начальных стадиях проектирования. Причиной этого явля-
ются большая трудоемкость расчетов и их недостаточная точность,
так как в данном случае стремятся установить, насколько разраба-
тываемый вариант лучше или хуже других вариантов (в первую
очередь — исходного), отличающихся степенью технического совер-
шенствования судна. В результате приходится определять малые
разности больших чисел, что неизбежно приводит к ошибкам, если
оперировать показателями, вычисленными в абсолютных величинах.
При оценке вариантов в начальных стадиях проекта целесооб-
разно представлять уравнения обобщенных показателей в относи-
тельной форме. Это позволит непосредственно определять разность
показателей без вычисления их абсолютных значений. Так, для
оценки вариантов грузовых судов могут быть рекомендованы сле-
дующие уравнения относительных приращений основных обобщен-
ных показателей:
уравнение относительного приращения провозной способности
60 =	= .9.1 ~ О.	(1.П)
Q Q
или
6Q =
/об (1 + 6Р +	+ to 4-	+ МК + бРбибЮ _ 1 • /1 12)
/об + /Х6К + (/г + /or) (6Р + to + SPto) + /Пр (to + ЬК + МК)
уравнение относительного приращения себестоимости перевозок
65 = ^- = S1~“—,	(1.13)
s S	S
или
где Р — грузоподъемность, т; v— скорость, км/ч; (об = (s + tc —
время оборота судна, сутки; tx = txr + txn— ходовое время оборота
судна с грузом и порожнего судна, сутки; tc = tr + tor + /пр— время,
затраченное на стоянки под погрузкой и выгрузкой, в ожидании гру-
зовых операций, на технические и прочие операции, сутки; Q — про-
возная способность, т • км; s — себестоимость перевозок, коп/т-км;
/гу— удельные капиталовложения, коп/т-км; Эх, Эс— себестоимость
содержания судна за ходовые и стояночные сутки рабочего периода
навигации, руб.; Сс — строительная стоимость (отпускная цена)
судна (руб.) в сутки рабочего периода навигации; Д'=	---
Кп 4- Кр
средневзвешенная норма грузовых работ, т/судо-сутки; Кп — судо-
суточная норма погрузки, т/судо-сутки; КР — судо-суточная норма
разгрузки, т/судо-сутки; Л, 6 — соответственно абсолютные и относи-
тельные приращения переменных.
Для подсчета приращений времени оборота судна могут быть
использованы равенства
Д/об = Д/х + Д/с;	(1.17)
 .	' At* = ~TT^tx'	(И8)
д/	__Л.	" /мт
Относительные приращения себестоимости содержания судна
в течение ходового времени и на стоянках можно определить с по-
мощью равенств
g О АСзп АСарм Ч~ АСТ .	/1 OQ1
АСЗП Ч~ АСарм Ч~ О,О5ЛСТ
(1-21)
Приращение расходов на топливо и смазочные материалы под-
считывается по формуле
ДСТ == Ст
(1 + 6ЛГ) -	1 см см —
<7тДт ~г ?смДсм
1
(1.22)
гДе qT, qCM, qT, qCM — удельные расходы на топливо и смазочные
материалы; Цт, Цсм, Цт, ЦСУ[ — цены на топливо и смазочные
материалы.
уравнение относительного приращения удельных капиталовло-
жений
(1.15)
ky	ky
§ 3. Эксплуатационно-технические показатели
6ЙУ =
1 +6Се 1
1 +6Q
(Мб)
С помощью эксплуатационно-технических показателей оценивают
те качества судна, которые определяют его пригодность для исполь-
зования в различных условиях эксплуатации. Номенклатура эксплуа-
тационно-технических показателей не может быть единой для всех
типов судов, поэтому, как правило, она модифицируется в зависи-
мости от назначения и других качеств судна.
12
13
К натуральным показателям, выражаемым в абсолютных вели-
чинах, относятся такие технико-эксплуатационные характеристики
судна, как грузоподъемность, пассажировместимость, тяга на гаке
или упор, скорость, мощность энергетической установки, главные
размерения, весовая нагрузка, водоизмещение, численность экипажа,
сроки службы (до первого капитального ремонта, до полного физи-
ческого износа), провозная способность и др.
Натуральные показатели наиболее наглядно характеризуют экс-
плуатационно-технические качества судов. Однако для накопления
и анализа исходных материалов и сравнения вариантов проекта
удобнее применять относительные показатели и практические коэф-
фициенты, характеризующие отдельные элементы качества судна,
а именно:
—	габариты, вес и архитектурно-конструктивные особенности
(коэффициенты утилизации водоизмещения; относительные весовые
измерители; коэффициенты металлоемкости в виде отношений веса
металла к грузоподъемности, грузовместимости, пассажировмести-
мости или провозной способности; удельную грузовместимость; коэф-
фициент вертикальной проницаемости трюмов; коэффициент люч-
ности; степень неравномерности распределения полезных объемов
по грузовым помещениям; коэффициенты использования длины,
площадей и объемов корпуса; коэффициенты запаса прочности, изги-
бающих моментов, использования металла по сечениям корпуса,
а также другие показатели рациональности конструкции);
—	производственно-технологические показатели (технологичность
конструкций, материалоемкость, энергоемкость, степень стандарти-
зации и др.);
—	показатели навигационных качеств (адмиралтейские коэффи-
циенты, удельное сопротивление, относительная скорость, пропуль-
сивный коэффициент, соотношения главных размерений, относи-
тельная длина, коэффициенты, характеризующие форму корпуса;
коэффициенты остойчивости, управляемость и непотопляемость;
удельная тяга, энерговооруженность);
— эксплуатационные качества [техническая производительность
судна на ходу, выражаемая отношением произведения грузоподъ-
емности и скорости к мощности энергетической установки; коэффи-
циент утилизации скорости (отношение скорости доставки к расчет-
ной скорости хода судна); количество перевезенного груза (пасса-
жиров) на 1 т топлива; расход топлива на 1 л. с. в единицу времени
при полном водоизмещении; производительность труда экипажа (от-
ношение провозной способности к численности экипажа); показатели
и коэффициенты, характеризующие обитаемость и комфортабель-
ность помещений, бесшумность работы механизмов, эстетическое
впечатление, уровень механизации труда экипажа, степень автома-
тизации; показатели надежности].
Как известно, надежность судна определяется его долговеч-
ностью, безотказностью, ремонтопригодностью.
Показателями долговечности являются: срок службы (продолжи-
тельность эксплуатации судна до предельного состояния, оговорен-
14	J
ного в технической документации, или до списания) и ресурс (сум-
марная наработка судна до предельного состояния, оговоренного
в технической документации). В качестве показателей безотказности
можно принять наработку до отказа и вероятность безотказной
работы.
Основными показателями эксплуатационной надежности, зави-
сящей от сочетания безотказности, ремонтопригодности и долговеч-
ности судна и его элементов, могут служить:
— коэффициент технического использования (работоспособности)
йт =---------------,	(1.23)
^сум "Г /рем “Пробел
где /сум — наработка судна в течение навигации или срока службы;
/рем, /обел — потери времени или объема транспортной работы на
ремонты и техническое обслуживание с выводом судна из эксплуата-
ции (простои по техническим причинам) в рассматриваемый период;
— коэффициент металлоемкости (материалоемкости) ремонта,
определяемый отношением строительного веса металла (материа-
лов) судна к сумме этого веса и веса металла, затрачиваемого
на ремонты Ррем за период эксплуатации:
(1-24)
г м > грем
— коэффициент эксплуатационной металлоемкости судна:
Р ~ Р
Т]Э=-М..‘ Рем ;	(1.25)
Q
— вероятность безотказной работы, т. е. вероятность того, что
при определенных условиях эксплуатации в пределах заданного вре-
мени (наработки) отказа не возникает:
t м
(1.26)
п0
где п0 — число судов в серии; п,:— число судов, вышедших из строя
в интервале A/; t—время, для которого определяется вероятность
исправной работы;
— наработка до отказа (среднее время исправной работы для
судов данной серии)—математическое ожидание времени исправ-
ной работы:
=	(1-27)
п0
—время исправной работы t-ro судна
15
§ 4. Анализ эксплуатационно-технических
и экономических показателей
При оценке технического совершенства судов и их проектов
обычно решаются две задачи. Во-первых, количественно опреде-
ляют материальные и финансовые затраты на постройку судна и,
во-вторых, оценивают эксплуатационно-экономическую эффектив-
ность судна.
Показатель экономической эффективности имеет решающее зна-
чение для эксплуатации судов, а показатели, характеризующие
строительные затраты, важны лишь для установления обобщенных
показателей качества при разработке проекта. При этом под «каче-
ством» проектного решения (варианта) подразумевается интеграль-
ное качество судна, определяемое отношением его потребительной
стоимости (провозной способности) к совокупным затратам на со-
здание и эксплуатацию. Наряду с экономическим измерением, инте-
гральное качество характеризует также совокупность безотказно-
сти, долговечности, ремонтопригодности и других свойств судна,от
которых зависит его способность выполнять заданный объем пере-
возок в конкретных условиях эксплуатации.
При сопоставлении вариантов и разработке проекта судна отбор
оптимальных проектных решений осуществляется с помощью обоб-
щенных показателей. Результаты эксплуатации действующего флота
также оцениваются с их помощью. Использование этих показателей
таким образом вполне оправдано. С помощью обобщенных показа-
телей можно оценить любые изменения сравниваемых вариантов,
если известны зависимости, позволяющие выразить влияние этих
изменений на капитальные вложения, эксплуатационные расходы и
объем транспортной работы. Однако из-за сложности некоторых из
этих зависимостей на практике часто приходится прибегать к ком-
плексному сопоставлению вариантов, используя характеристики и
показатели, отражающие отдельные навигационные, технические и
экономические качества судна.
Сравнение по эксплуатационно-техническим показателям необ-
ходимо при анализе вариантного ряда судов с одинаковыми или
близкими значениями экономических показателей, а также в тех
случаях, когда рассматриваются варианты, отличающиеся свой-
ствами, не поддающимися числовому выражению через экономиче-
ские показатели. Так, автоматизация механизмов швартовного и
якорного устройств, усовершенствование навигационного оборудова-
ния, улучшение жилищно-бытовых условий и тому подобное, как
правило, увеличивают строительную стоимость и себестоимость со-
держания судна, но не сопровождаются в отдельных случаях ни
сокращением штата команды, ни увеличением объема транспортной
работы. В подобных случаях, ориентируясь только на экономиче-
ские показатели, можно выбрать вариант, который не будет опти-
мальным.
Сущность комплексного сравнения заключается в сопоставлении
экономических и эксплуатационно-технических показателей с целью
установления оптимального варианта как в отношении экономиче-
ской эффективности, так и в отношении технического уровня судна.
При сравнении за основу принимаются лучшие построенные и спро-
ектированные суда заданного назначения, а при отсутствии тако-
вых — специально разработанный исходный вариант. Лучшие суда
отбираются по экономическим результатам их эксплуатации и тех-
нико-эксплуатационным показателям.
Систематизация и анализ судов по показателям, характеризую-
щим габариты, вес, архитектурно-конструктивные особенности и на-
вигационные качества, обычно не вызывают затруднений и произво-
дятся с помощью проектно-технической документации.
Значительно сложнее выявить эксплуатационно-экономические
показатели, особенно показатели надежности, так как для их числен-
ного определения необходимо статистическое изучение результатов
эксплуатации или испытаний большого количества судов. Про-
блемы, связанные с эксплуатационной надежностью судна, еще не-
достаточно изучены, а между тем практика показывает, что проек-
тирование, выполненное без учета требований надежности, как пра-
вило, дает плохие результаты.
При сравнительной оценке вариантов проекта следует соблюдать
следующие основные требования: использовать одинаковые методики
для определения показателей по всем сравниваемым вариантам; при-
менять сопоставимые эксплуатационные, натуральные и стоимо-
стные нормативы, используемые при расчете показателей; добиваться
равнозначности условий эксплуатации, а также условий ремонтного
и технического обслуживания; выбирать значения показателей, при-
нятых в качестве критериев по достоверным данным, полученным по
достаточно большому количеству судов; применять такой метод об-
работки статистических данных, который позволит быстро устанав-
ливать допустимые пределы изменений показателей и причины от-
клонений их от средних значений.
Успех выбора оптимального в отношении технического совершен-
ства варианта судна во многом зависит от того, какие из технико-
эксплуатационных показателей будут приняты в качестве основных.
Комплексный показатель оптимальности технико-эксплуатационных
качеств судна может быть установлен на основе учета влияния от-
дельных частных показателей на обобщенные, например, на себе-
стоимость перевозок или приведенные затраты. Однако это воз-
можно лишь в том случае, если зависимости между обобщенным и
отдельными эксплуатационно-техническими показателями поддаются
количественному выражению. Показатели, не удовлетворяющие дан-
ному условию, следует исключать из рассмотрения. При этом сле-
дует предъявлять одинаковые требования к вариантам судна с уче-
том соответствующих показателей лучших отечественных и зарубеж-
ных судов.
В самом начале разработки вариантов проекта судна важно
знать, с помощью каких технических решений по совершенствова-
нию исходного варианта можно ожидать повышени-я -привозной—
способности судна и какие из них наиболее эффективны.
9	..
Заказ 1837
Способ предварительного выбора наиболее рациональных путей
совершенствования исходного варианта проектируемого судна осно-
вывается на анализе влияния частных эквивалентных приращений
обобщающих характеристик на его провозную способность. Ме-
тодика и численные примеры использования данного способа при
проектировании сухогрузных теплоходов приводятся в главе XVI.
§ 5. Разработка задания на проектирование
Качество и срок проектирования судна в значительной степени
зависят от качества технического задания на проектирование. Прак-
тическое проектирование современных судов внутреннего плавания
обычно начинается с разработки проекта технического задания на
основе сетки типов судов. Требования, содержащиеся в проекте за-
дания, записываются в общем виде, поэтому они могут быть проти-
воречивыми. Для выявления этих противоречий производят анализ
технического задания на проектирование. В задачи этого анализа
входит уточнение технико-эксплуатационных характеристик судна,
обоснованных в процессе разработки сетки типов судов; выработка
дополнительных требований, конкретизирующих исходные экономи-
ческие и эксплуатационные условия; отбор нормативных значений
некоторых технико-эксплуатационных характеристик, не поддаю-
щихся экономической оценке, с целью исключения их из анализа,
выполняемого на последующих стадиях проектирования.
Анализ технического задания производится, как правило, вари-
антным методом и по объему соответствует предэскизному проекту.
Отечественная- практика разработки технического задания на
проектирование нового судна предусматривает обычно четыре этапа
работ: 1) первоначальное определение технико-эксплуатационных
характеристик исходного варианта судна на основе материалов,
отражающих современный уровень судостроения и эксплуатации;
2) ориентировочное установление основных путей совершенствова-
ния исходного варианта с целью повышения его эффективности;
3) разработка и сравнительная оценка различных вариантов, отли-
чающихся техническими решениями, направленными на совершен-
ствование судна; 4) выбор оптимальных вариантов для последую-
щей разработки проекта судна.
Первоначальное определение технико-эксплуатационных харак-
теристик исходного варианта судна на основе общих методов тео-
рии проектирования обычно не вызывает затруднений, если в рас-
поряжении проектантов имеются достоверные статистические дан-
ные, отражающие технические и эксплуатационные особенности
судов аналогичного назначения. В этой связи накопление проектных
материалов в виде относительных показателей и статистических
коэффициентов, а также систематизация численных значений ха-
рактеристик существующих судов, которые могут быть использо-
ваны при проектировании в качестве исходных данных, играют
очень важную роль. С методической точки зрения разработку вари-
антов на любой стадии разработки проекта судна следует рассмат-
18	‘.
ривать как совершенствование исходного варианта в широком
смысле (подразумевается изменение любых технико-эксплуатаци-
онных характеристик судна с целью повышения его эффективности).
При разработке технического задания на проектирование оценка
варианта производится обычно с помощью условных показателей:
модулей главных размерений, коэффициентов утилизации, энерго-
вооруженности, качества гидромеханического комплекса, весовых
показателей, коэффициентов использования грузовместимости, вер-
тикальной проницаемости, металлоемкости.
При анализе технического задания следует обращать серьезное
внимание па то, чтобы второстепенные — с точки зрения экономи-
ческой эффективности — меры по совершенствованию судна не ока-
зали отрицательного влияния на его главнейшие качества.
Поскольку основная часть задачи по повышению провозной спо-
собности и улучшению эксплуатационно-экономических показате-
лей флота решается по существу в предэскизной стадии проектиро-
вания судов, оценка вариантов с помощью условных показателей
оказывается недостаточной. В таких случаях нужно сравнивать
обобщенные показатели. Однако, как отмечалось, этот способ отли-
чается большой трудоемкостью и поэтому не всегда применим на
этой стадии проектирования. Значительно облегчается сравнение
вариантов по обобщенным показателям при использовании формул
(1.12), (1.14), (1.16).
В качестве исходных данных принимают сеточные технико-экс-
плуатационные характеристики судна и эксплуатационно-экономи-
ческие условия определяющей линии перевозок, которая устанавли-
вается для данного типа судна по результатам обоснований сетки
типоразмеров, а для внесеточного типа — специальными исследова-
ниями. Характеристики расчетной линии уточняются на основе изу-
чения данных эксплуатации, прогнозных схем организации и техно-
логии перевозок и грузовых работ, планов развития судоходных пу-
тей и т. п.
На данной стадии проектирования варьирование производится
как по основным характеристикам — грузоподъемности, пассажиро-
вместимости, скорости, архитектурно-конструктивному типу, так и
по частным признакам — роду строительного материала, оснащен-
ности грузовыми средствами, главным размерениям, осадке, эле-
ментам теоретического чертежа, типам двигателей и т. п. Уделяется
внимание мерам, определяющим степень эксплуатационной надеж-
ности судна, а также выявлению дополнительных затрат, связанных
с обеспечением надежности в течение всего срока службы судна.
С целью обеспечения надежности судна в задании должны быть
зафиксированы: срок службы, вероятность безотказной работы
в навигационное время, среднее время безотказной работы судна
и восстановления его проектных характеристик, число календарных
Ремонтов и ремонтная схема, прочностные характеристики корпуса
сУдна; тип движительно-рулевого комплекса, относительный диа-
метр установившейся циркуляции и рекомендуемые средства повы-
шения управляемости; амплитуда качки, характеристики непотоп-
ляемости и остойчивости, критерий видимости из рулевой рубки,
характеристики средств наблюдения, управления и связи; предель-
ное значение норматива дополнительных затрат, связанных с обес-
печением надежности.
Объем и содержание технического задания на проектирование
судна зависят от полноты исходных материалов (в том числе и ма-
териалов обоснований, выполненных при разработке технического
задания), а также от степени преемственности технической доку-
ментации по данному типу судна по отношению к документации
существующих судов и принятых сеточных типоразмеров. Дей-
ствующая сетка перспективных судов объединяет три основные
группы типоразмеров судов.
Первую группу составляют типоразмеры, по которым осуще-
ствляется строительство крупных серий судов. Во вторую группу
входят типоразмеры, для которых разрабатывается или уже разра-
ботана техническая документация, но строительство головных су-
дов еще не начато, и, наконец, третья группа включает типораз-
меры, для которых проектная документация находится в стадии
выявления эксплуатационно-экономических требований, установле-
ния технико-эксплуатационных характеристик и разработки зада-
ния на проектирование.
При составлении технического задания на проектирование су-
дов первой группы, как правило, ставится задача совершенствова-
ния отдельных конструктивных узлов, оборудования и устройств
с целью повышения навигационных и эксплуатационных качеств
судна при максимальном сохранении основных характеристик ис-
ходного варианта, технологической оснастки и организации произ-
водства на предприятиях, строящих суда данного типа. Обычно
в таких заданиях перечисляется проектная документация, которая
должна быть положена в основу разработки проекта. Так, на ос-
нове проекта судна типа Большая Волга грузоподъемностью 2000 т,
строившегося с 1947 г. крупной серией, в 1953 г. было начато строи-
тельство судов типа Шестая пятилетка. Последние отличались от
исходного варианта архитектурой и конструкцией корпуса, энерге-
тической установкой и оборудованием при неизменных основных
характеристиках. На базе проекта серийного судна типа Волго-Дон
грузоподъемностью 5000 т в 1963 г. разработаны и утверждены тех-
нические задания на проектирование судов для Волго-Балтийского
водного пути и опытного составного грузового теплохода грузо-
подъемностью 9000 т.
Требования технического задания на разработку судов второй и
особенно третьей групп допускают более широкое варьирование ос-
новными сеточными характеристиками судна, так как их оконча-
тельное утверждение производится Техническим управлением МРФ
после завершения технического проекта и испытаний головных су-
дов. Поскольку ограничения, накладываемые на главные элементы
сетками типов судов третьей группы, имеют ориентировочный ха-
рактер, они оставляют большие возможности для творчества проек-
танта при составлении задания.
20
О примерном объеме и содержании технического задания на
проектирование судов этой группы можно судить по приведенному
ниже примеру.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА РАЗРАБОТКУ ПРОЕКТА
СУХОГРУЗНОГО ТЕПЛОХОДА-ПЛОЩАДКИ ТИПА
СР-500—800
Тип судна-, сухогрузный теплоход-площадка.
Условное обозначение по сетке типов судов: СР-500—800.
Назначение судна: перевозка тарно-штучных грузов, контейнеров и навалоч-
ных грузов, не требующих защиты от осадков.
Район плавания: свободные реки ограниченной глубины европейской части
Советского Союза, Сибири и Дальнего Востока; озера и водохранилища раз-
ряда Р.
Разряд плавания: по Речному Регистру РСФСР разряд Р.
Грузоподъемность и осадка: 500 т при осадке 1,2 м и 800 т при осадке
1,6 м.
Главные размерения: по сетке типов самоходных грузовых судов длина
расчетная 73 м, ширина расчетная 12 м, высота борта 2,2 м (уточняется рас-
четом) .
Конструкция корпуса и его прочность: а) конструкция и набор корпуса дол-
жны удовлетворять требованиям «Правил постройки стальных судов внутреннего
плавания» Речного Регистра РСФСР; б) общая прочность корпуса должна до-
пускать однослойную погрузку груза на палубу двумя механизмами непрерыв-
ного действия; в) конструкция и прочность грузовой палубы должны допускать
возможность погрузки и разгрузки судна десятитонным грейфером; г) корпус
судна должен быть подкреплен для плавания в мелкобитом льду в весенне-осен-
ний период навигации.
Судостроительный материал: материал корпуса сталь Ст. 3 подгруппы В
(ГОСТ 380—60) спокойной плавки; материал надстройки сталь Ст. 3 группы А
(ГОСТ 380—60) кипящей плавки.
Обводы корпуса и скорость судна: обводы выбираются по испытаниям мо-
делей судна с целью получения наилучших пропульсивных качеств и наиболь-
шей скорости судна при заданной мощности главных двигателей и номинальной
осадке 1,6 м. Судно должно иметь хорошие ходовые качества с грузом прн
осадке 1,2 м.
Автономность плавания по запасам топлива: 8 суток.
Главные двигатели: в качестве основного варианта два главных двигателя
типа 8ЧНСП 18/22, 2X300 л. с.; дополнительно проработать установку двух дви-
гателей 6ЧНСП 18/22 2x225 л. с., а также двух автомобильных дизелей типа
ЯМЗ-238 мощностью 240 л. с. и ЯМЗ-238Т мощностью 300 л. с. с использова-
нием коробки скоростей для передачи на колесо водомета.
Судовая электростанция: а) в соответствии с Правилами Речного Реги-
стра РСФСР мощность электростанции должна быть достаточной для обеспече-
ния всех потребителей электроэнергии; она должна состоять из одного валогене-
ратора переменного тока и дизель-генератора переменного тока напряжением
220 В; б) должен быть предусмотрен вариант электропитания от береговой сети
напряжением 220 В; в) напряжение в сети освещения помещений 24 В (на
ходу — от навешанного генератора, на стоянках — от аккумуляторных батарей).
Вспомогательные механизмы, судовые системы и трубопроводы должны от-
вечать требованиям эксплуатации и Правилам Речного Регистра РСФСР:
а) фаново-сточная система в случае необходимости должна работать по закры-
тому принципу (с фекальной цистерной); опоражнивание фекальной цистерны
производить эжектором и с помощью станции — через палубную втулку
б) в осушительной системе предусмотреть очистку подсланевых вод; в) дол-
жны быть установлены цистерны для питьевой воды, принимаемой с берега,
и цистерны для забортной воды; г) вентиляция жилых помещений в надстройке
естественная; машинного отделения — вытяжная естественная и вдувная
21
искусственная; д) отопление судовых помещений водяное (в ходу — от утилиза-
ционного котла, на стоянке — от автоматизированного котлоагрегата; прорабо-
тать вариант калориферного отопления помещений; е) остальные системы — по
Правилам Речного Регистра РСФСР.
Движительно-рулевой комплекс: гребные винты в поворотных насадках с не-
зависимым управлением; в варианте проекта с установкой автомобильных дизе-
лей ЯМЗ-238 разработать водометный движительный комплекс. В обоих вариан-
тах рули не устанавливаются.
Судовые устройства: а) якорное и швартовное устройства в соответствии
с Правилами Речного Регистра; разработать вариант дистанционной отдачи яко-
рей и дистанционного управления брашпилями; б) шлюпочное устройство в со-
ответствии с Правилами Речного Регистра РСФСР; обеспечить механизирован-
ный подъем шлюпок; в) мачты заваливающиеся (с помощью ручной лебедки);
г) рулевой привод электрогидравлпческий (управление ручное или авторулевым).
Комплексная автоматизация механизмов и устройств: обеспечить автомати-
ческое регулирование и дистанционное управление работой следующих механиз-
мов и устройств: а) автоматизацию и дистанционное управление главного дви-
гателя; б) автоматизацию электростанции; в) автоматизацию пополнения рас-
ходной топливной цистерны, баллонов сжатого воздуха, санитарной цистерны;
. г) дистанционное управление из рулевой рубки работой пожарного насоса, браш-
пилями, шлюпочным устройством, отдачей якорей; е) автоматизацию режима
работы энергетической установки при движении по ограниченному фарватеру
и в битом льду.
Навигационное и радиооборудование: судно должно быть укомплектовано
навигационным оборудованием и снабжением в соответствии с требованиями,
предъявляемыми к судам разряда Р, и современными условиями эксплуатации
судов.
Экипаж и его размещение: один капитан-механик; три помощника; помощ-
ник капитана-механика; помощник механика по электрооборудованию; три мото-
риста-рулевых; кок (итого 9 человек). Экипаж разместить в одно- и двухмест-
ных каютах; расположение коек одноярусное. Служебно-бытовые помещения
разместить на главной палубе. Предусмотреть запасное помещение на 3—4 че-
ловека и Красный уголок.
Прочие требования: а) помещения должны быть оборудованы современной
мебелью, их отделка должна выполняться с применением синтетических мате-
риалов; для изготовления устройств и дельных вещей применять легкие сплавы
и синтетические материалы; б) составить график грузового размера судна;
в) выполнить эксплуатационно-экономическое обоснование судна; г) разработать
мероприятия по устранению вибрации корпуса судна на ходу и уменьшению
шумности работающих двигателей; д) произвести оценку целесообразности тол-
кания теплоходом несамоходных судов и разработать мероприятия, обеспечиваю-
щие нормальные условия эксплуатации судна, используемого в качестве толкача.
§ 6. Последовательность разработки проекта,
его структура. Проектная документация
Современная практика проектирования судна выработала опре-
деленную последовательность (стадии) разработки проекта, в ос-
нове которой лежит метод последовательных приближений. Стадии
проектирования судна внутреннего плавания включают: разработку
технического задания на проектирование и сопутствующее ему
предэскизное проектирование; подбор материалов для разработки
проекта на основе утвержденного технического задания; разработку
эскизного и технического проектов, составление рабочих чертежей.
Деление процесса проектирования на перечисленные фазы условно,
так как в каждом конкретном случае схема разработки проекта
может изменяться в зависимости от ряда причин, а именно: от сте-
22
пени деталировки технического задания, наличия или отсутствия
сеточных типоразмеров судов, степени новизны проектируемого
судна, опыта, накопленного проектной организацией, индивидуаль-
ных навыков проектировщиков и т. д. Вследствие этого некоторые
стадии проектирования могут выпасть, а частные приемы, харак-
терные для определенной стадии, могут применяться на другой ста-
дии разработки проекта.
Эскизный проект, служащий основой для разработки тех-
нического проекта, может представляться в двух-трех вариантах.
Его разработке предшествует сбор материалов, в первую очередь
касающихся путевых условий, предполагаемого района эксплуата-
ции, грузопотоков, характеристик груза, пассажиропотоков и т. д.
Для подбора таких материалов специалистам следует выезжать
в район эксплуатации.
В состав эскизного проекта включают: пояснительную записку
с обоснованием основных решений из числа принятых; теоретиче-
ский чертеж, схему общего расположения судна; схемы набора
корпуса, расчеты по корпусной и механической части, расчеты экс-
плуатационно-экономических показателей. Эскизный проект рас-
сматривается заказчиком, заинтересованными организациями, тех-
ническим управлением министерства, а в отдельных случаях —
Речным Регистром РСФСР и Государственной санитарной инспек-
цией. По полученным замечаниям проектная организация разраба-
тывает обоснованные решения, согласованные с заказчиком. По-
следний передает эскизный проект на рассмотрение техническому
совету министерства, решение которого утверждается руководством
министерства, после чего проектная организация приступает к раз-
работке технического проекта.
Технический проект разрабатывается проектной орга-
низацией в объеме, дающем возможность оформить договорные
отношения между заводом-строителем и заказчиком, заказать обо-
рудование и материалы для постройки головного судна и начать
разработку рабочих чертежей. Состав технического проекта регла-
ментируется Правилами Речного Регистра РСФСР. Обычно он
включает договорную документацию, расчеты, чертежи, заказную
документацию и описание технологического процесса.
Одним из основных документов договорной документации яв-
ляется общесудовая спецификация, которая состоит из трех частей:
корпусной, механической и электротехнической. В общесудовой
спецификации приводятся: гарантийные данные об осадке судна,
его скорости или тяге, остойчивости, непотопляемости и других экс-
плуатационных характеристиках; данные, характеризующие кон-
струкцию корпуса, энергетическую установку, судовые устройства,
состав электростанции и электрооборудования, оборудование и от-
делку помещений, снабжение судна. Общесудовая спецификация
является неотъемлемой частью договора на постройку судна и ос-
новным документом при его приемке. В договорную документацию
входят также чертежи общего расположения судна, на которых по-
казано размещение помещений в корпусе, палубах, надстройках,
23
рубках и на мостиках судна. Чертежи общего расположения со-
стоят из бокового вида, продольного разреза, планов трюма, палуб,
надстройки, рубок, мостиков, а при необходимости и поперечных
сечений.
Расчеты подразделяются на:
—	общесудовые, которые включают расчеты плавучести, на-
чальной остойчивости, осадки и дифферента для различных случаев
нагрузки; расчеты остойчивости на больших углах крена, расчеты
непотопляемости, общей и местной прочности корпуса; расчеты ско-
рости, тяговых характеристик и управляемости, весовой нагрузки,
уровня шума, вместимости с определением центра тяжести отсеков
и судовых устройств;
—	по механической части, включающие: расчеты валопровода,
производительности насосов, обслуживающих энергетическую уста-
новку и судовые системы; расчет теплообменников, выбор вспомо-
гательных механизмов, обслуживающих энергетическую установку
и системы; расчеты трубопроводов, поверхности нагрева вспомога-
тельных и утилизационных котлов, необходимых запасов и соответ-
ствующих емкостей для топлива, масла, воды;
—	по электротехнической части (расчеты режимов нагрузки
электростанции, сети канализации, освещенности, радиооборудо-
вания) .
Степень разработки чертежей технического проекта должна
быть достаточной для того, чтобы можно было определить основ-
ные конструктивные решения по всем разделам судна в объ-
еме, необходимом для дальнейшей их разработки в рабочих чер-
тежах.
Заказная документация технического проекта состоит из ведо-
мостей заказа механического оборудования, дельных вещей, палуб-
ных механизмов, электрорадиооборудования, арматуры, оборудова-
ния для помещений, запасных частей, а также проектных норм
расхода материалов. Если при разработке технического проекта
выясняется, что на судне должен быть установлен механизм (или
изделие), не изготовляемый промышленностью, необходимо разра-
ботать технический проект этого механизма, а его опытный образец
изготовить до начала постройки судна.
Технический проект направляется на рассмотрение заказчику,
Речному Регистру РСФСР, Государственной санитарной инспекции,
заводу-строителю и другим заинтересованным организациям. После
учета замечаний указанных организаций заказчик вносит техниче-
ский проект на рассмотрение технического совета МРФ. Его реше-
ние утверждается руководством МРФ.
Технический проект служит основанием для разработки рабочих
чертежей, выполняемых проектной организацией по договору с за-
водом-строителем. Согласно существующим правилам, рабочие чер-
тежи разрабатываются только для постройки головного судна. Чер-
тежи создаются в соответствии с действующими нормативными
документами и согласовываются с инспекцией Речного Регистра
РСФСР. На этой стадии разрабатываются также технологическая
24
документация, ведомости заказа оборудования и материалов, ис-
полнительная документация и различного рода инструкции по экс-
плуатации. Объем технологической документации согласовывается
с заводом-строителем. В состав исполнительной документации вхо-
дят: чертежи общего расположения судна и машинного отделения;
конструктивный чертеж мидель-шпангоута; таблицы сварки; специ-
фикации, ведомости заказа, программы испытаний головного судна,
расчеты весовой нагрузки, осадок и дифферента, чертеж грузовой
марки. Сроки поставки чертежей заводу-строителю определяются
графиком, согласованным между заводом и проектной организа-
цией.
По окончании постройки головного судна производятся его ис-
пытания и приемка комиссией, назначенной Министерством речного
флота. В состав приемной комиссии обязательно включается пред-
ставитель проектной организации. После окончания испытаний
составляется акт приемки, к которому прикладывается перечень за-
мечаний по головному судну, подлежащих устранению при строи-
тельстве серии. Результаты приемных испытаний, а также замеча-
ния приемной комиссии по головному судну рассматриваются на
техническом совете МРФ. Последней стадией проектирования яв-
ляется разработка рабочих чертежей для серийного строитель-
ства судов. При корректировке рабочих чертежей в первую оче-
редь учитываются замечания приемной комиссии по головному
судну.
Все рабочие чертежи и другие технические документы, разраба-
тываемые в процессе проектирования, классифицируются и нуме-
руются в соответствии с требованиями ведомственной нормали.
В основу классификации судостроительных чертежей и технических
документов, принятой в системе Министерства речного флота, по-
ложена двухзначная децимальная система, согласно которой весь
комплекс чертежей и технических документов должен состоять из
10 разделов: общие проектные документы; корпус и надстройки
металлические, железобетонные и пластмассовые; дерево, пласт-
массы и железобетон в составе корпуса, надстроек и оборудование
помещений; судовые устройства и дельные вещи; механическое обо-
рудование главных и вспомогательных установок; системы и трубо-
проводы; электрооборудование и связь; снабжение, материалы и
заказная документация; специальное дополнение; общесудовая тех-
ническая и производственная документация. Каждый раздел в свою
очередь разделяется на подгруппы. В группы 10, 20, 30 и т. д. каж-
дого раздела входят общие документы, относящиеся в той или иной
мере ко всем последующим группам данного раздела, например,
списки чертежей по разделу в целом, общие чертежи и схемы, со-
вмещающие ряд последующих групп в одном чертеже или до-
кументе.
Порядок нумерации документов технического проекта виден из
примера нумерации рабочего чертежа фундамента: Р45—18—17,
где Р45 — индекс объекта; 18 — номер группы (фундаменты и под-
крепления), 17 — порядковый номер документа.
25
Глава II
/ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ
..... ПРОЕКТИРОВАНИЯ СУДОВ.
УРАВНЕНИЯ ВЕСА СУДНА,	\
ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬ И ГРУЗОВМЕСТИМОСТЬ
§ 7.	Классификация элементов проектируемого судна
Для удобства проектирования элементы судна могут быть под-
разделены на известные, неизвестные и параметры; на главные и
второстепенные.
Известные элементы, количество и состав которых зависит от
типа судна, оговариваются, как правило, в задании на проектиро-
вание. Применительно к грузовым судам в качестве обязательных
известных оговариваются: чистая Р или полная DW грузоподъем-
ность судна; удельный погрузочный объем vc; скорость судна; даль-
ность плавания Rs*.
К неизвестным элементам задания могут быть отнесены: водоиз-
мещение судна D, чистая вместимость грузовых трюмов или грузо-
вместимость судна Гс; мощность главных двигателей А**; главные
размерения судна (в соответствии с ГОСТ 1062—68): длина по
конструктивной ватерлинии Z-квл при осадке судна с полным гру-
зом; ширина В на мидель-шпангоуте на уровне конструктивной ва-
терлинии; высота борта Н, измеренная на мидель-шпангоуте;
осадка Т по конструктивную ватерлинию; коэффициенты, характе-
ризующие форму обводов корпуса.
Обобщенные неизвестные D, Vc и N, главные размерения Гквл,
В, Н, осадка Т, коэффициенты а, р и б принято относить к числу
главных элементов судна. Остальные неизвестные являются второ-
степенными.
При определении главных элементов судна число уравнений,
как правило, меньше числа неизвестных, подлежащих определению.
Создается неопределенность задачи, в силу которой ряд неизвест-
ных величин должен быть выбран произвольно. Такие величины
принято называть параметрами, и их выбор производится проекти-
ровщиком. Параметры лишь условно относят к независимым пере-
менным, так как произвольность их выбора в ряде случаев ограни-
чена. К параметрам можно отнести начальную метацентрическую
высоту /гд, дифферент судна, площадь обносов, площадь парусности,
коэффициент вертикальной проницаемости грузовых трюмов и т. п.
Данная классификация элементов судна, как и всякая другая
классификация, не лишена условности: отдельные неизвестные пе-
* Для судов внутреннего плавания обычно принимается не а число су-
ток, на которое судно обеспечено топливом.
** Эти три важнейшие для судна характеристики по терминологии, предло-
женной В. Л. Поздюниным, принято называть обобщенными неизвестными, так
как каждая из них является функцией ряда других неизвестных и известных
величин.
26
ременные и некоторые параметры могут быть оговорены в задании,
в силу чего они переходят в группы известных. Кроме того, некото-
рые неизвестные переменные могут перейти в группу параметров.
Так, при проектировании судов внутреннего плавания главные раз-
мерения L и В могут быть заданы исходя из условий шлюзования,
в силу чего они переходят в группу известных.1 Может быть точно
оговорена и осадка, которая в этом случае переместится в группу
известных элементов. Если же в задании оговаривается лишь га-
рантийная глубина фарватера, то осадка может варьироваться и
тем самым перейти в группу параметров. Установленная в задании
начальная метацентрическая высота h0 также переходит из группы
параметров в группу известных элементов и т. д.
§ 8.	Современные методы проектирования
Сложность процесса проектирования судна усугубляется проти-
воречивостью ряда требований технического задания. Так, скорост-
ная механизация грузовых работ, как правило, требует максималь-
ного раскрытия верхней палубы судна и равномерного распределе-
ния груза по длине и ширине судна, что значительно усложняет
обеспечение общей и местной прочности корпуса, В соответствии
с требованиями непотопляемости следует стремиться к увеличению
числа водонепроницаемых переборок, однако на пассажирских су-
дах это может стеснить перемещение пассажиров, а на грузовых —
затруднить погрузочно-разгрузочные работы.
Один из важнейших вопросов проектирования — установление
главных элементов судна, от которых в конечном итоге зависят его
основные навигационные и эксплуатационные качества. Эта задача
решается в основном с помощью аналитического метода с исполь-
зованием в качестве вспомогательных статистического метода, ме-
тода сравнения (частный его случай — метод прототипа) и диф-
ференциального. Иногда, исходя из особенностей технического
задания, один из вспомогательных методов может быть принят
в качестве основного,
Аналитический метод — метод математического анализа,
который широко использует системы уравнений, выражающих
функциональные зависимости между элементами проектируемого
судна и элементами задания. Зависимости эти включают известные
и неизвестные величины и параметры. Образная характеристика
этого метода содержится в словах И. Г. Бубнова: «. . .После иссле-
дования и оценки условий, предъявляемых как ко всему судну, так
и к каждой отдельной части его, путем математического анализа
(курсив наш — Н. Д.) находят размеры судового корпуса и всех
частей его, опираясь лишь на точные законы физики и механики,
а также и на результаты опыта. , .» [13].
1 Если они задаются с оговорками «не более» или «не меиее», то их остав-
ляют в группе обобщенных.
27
При практическом проектировании аналитический метод, как
правило, сочетается со статистическим методом, широко исполь-
зующим данные, полученные из опыта проектирования, постройки
и эксплуатации судов заданного назначения. Применяя статисти-
ческий метод, необходимо соблюдать следующие условия: числовые
величины, взятые па основании статистической обработки, должны
основываться на вполне определенных и проверенных данных по
достаточно большому количеству судов; суда, по которым подби-
раются статистические данные, должны иметь одинаковые назначе-
ние и архитектурно-конструктивный тип с проектируемым судном
и должны плавать в аналогичных условиях; все необходимые чис-
ловые величины должны быть получены путем обработки одними и
теми же приемами; используя для первого приближения статисти-
ческие значения различных характеристик и показателей, не сле-
дует базироваться только на средних показателях: необходимо вос-
принимать их критически, т. е. с точки зрения особенностей задания
и получения оптимальных эксплуатационно-технических показате-
лей для проектируемого судна.
Примером сочетания аналитического и статистического методов
может служить определение в начальных стадиях проектирования
(когда теоретический чертеж еще отсутствует) значения поперечной
метацентрической высоты с помощью уравнения начальной остой-
чивости. В этом случае возвышение центра величины судна zc над
основной плоскостью устанавливают, приняв строевую по ватерли-
ниям в виде математической кривой, наиболее близко отвечающей
очертанию строевой для судов проектируемого типа. Аналогичным
образом задаются обводами грузовой ватерлинии, что позволяет
рассчитать ее момент инерции относительно продольной оси.
Для определения возвышения центра тяжести судна над основ-
ной плоскостью можно использовать статистические формулы. На-
пример, для пассажирских судов внутреннего плавания с трехъ-
ярусными надстройками гс=ц(Я + hl + hz + h3), где Н, hi, h2 и h3 —
соответственно высота борта и надстроек 1, 2 и 3-го ярусов; ц —
численный коэффициент, принимаемый по статистическим данным
или по близким прототипам.
Метод сравнения основан на сопоставлении данных тех-
нического задания с данными проектов судов, аналогичных проек-
тируемым, а также с данными по постройке и эксплуатации этих
судов. На основании анализа результатов сопоставления этих дан-
ных производится выбор главных элементов проектируемого судна.
Частным случаем метода сравнения является метод прото-
типа, применяемый в тех случаях, когда требованиям техниче-
ского задания весьма близко удовлетворяет какое-либо из по-
строенных или спроектированных судов. Приняв это судно в каче-
стве прототипа, вносят в проект лишь те изменения, которые обус-
ловлены требованиями технического задания.
В силу весьма большого числа неизвестных величин аналити-
ческие приемы проектирования, даже при самом широком исполь-
зовании статистических материалов, дают, как правило, только
28
приближенное решение задачи, нуждающееся в дальнейших уточне-
ниях. Такое уточнение достигается с помощью метода после-
довательных приближений, получившего широкое призна-
ние в практике проектирования судов. Этот метод на примере
важнейшей частной задачи — определения главных элементов про-
ектируемого судна — можно охарактеризовать следующими основ-
ными положениями: определенной последовательностью различных
приближений; использованием для первых приближений функцио-
нальных зависимостей, содержащих минимальное количество пере-
менных (неизвестные величины и параметры); последовательным
увеличением для дальнейших приближений числа переменных (пу-
тем постепенного введения в задачу временно отброшенных второ-
степенных неизвестных величин); пониманием степени точности
формул, устанавливающих функциональные зависимости между от-
дельными переменными, которые, как правило, носят приближен-
ный характер из-за наличия в них эмпирических и статистических
коэффициентов.
В соответствии с этими положениями сущность применения ме-
тода последовательных приближений для решения указанной за-
дачи сводится к следующему.
Пользуясь одним из приводимых ниже аналитических приемов,
определяют в первом приближении водоизмещение проектируемого
судна D и мощность главных двигателей N исходя из чистой грузо-
подъемности Р (или дедвейта), скорости судна v и дальности пла-
вания Rs. По найденному значению водоизмещения, с учетом ана-
литических зависимостей, характеризующих основные качества
судна (плавучесть, остойчивость, прочность), определяют в первом
приближении главные размерения L, В и осадку Т (если она не за-
дана) и проверяют требования, предъявляемые условиями (катего-
рией) плавания. Если главные элементы удовлетворяют указанным
условиям, то задача выбора этих элементов в первом приближении
решена; в противном случае задача решается во втором приближе-
нии и т. д. Затем, задавшись рядом дополнительных параметров,
характеризующих ходкость судна (величина смоченной поверх-
ности, коэффициенты сопротивления, число Фруда и др.), опреде-
ляют с помощью проверенных на практике эмпирических формул
или данных модельных и натурных испытаний буксировочную мощ-
ность судна и мощность главных механизмов во втором приближе-
нии. Если найденная таким путем буксировочная мощность совпа-
дает с данными, полученными в первом приближении, то задача
расчета мощности во втором приближении считается решенной;
в противном случае следует определить новые значения главных
элементов судна и повторять расчеты до тех пор, пока не совпадут
значения мощности, найденные в двух смежных приближениях.
Если необходимо дальнейшее уточнение главных элементов про-
ектируемого судна, то можно ввести новые переменные величины,
которые не были учтены в первом решении, и снова решать задачу
с помощью ряда последовательных приближений. Можно также
выделить из решенной задачи новые частные задачи: например,
29
считая главные элементы судна установленными, произвести набор
корпуса по правилам какого-либо классификационного общества,
составить эскиз конструктивного мидель-шпангоута и проверить
вес корпуса.
После определения главных элементов судна, основываясь на
анализе эксплуатационных требований, выбирают тип главных дви-
гателей и их основные характеристики; устанавливают размеры
машинного отделения и исходя из основных режимов работы энер-
гетической установки уточняют необходимые запасы топлива и раз-
меры топливных цистерн. Затем проверяют главные элементы судна
с учетом требований общего расположения, а также прочих требо-
ваний, предъявляемых к проектируемому судну. Для этого, вводя
новые переменные, выделяют из общей задачи ряд новых частных
задач (например, связанных с осуществлением грузовых операций,
остойчивостью, удифферентовкой, непотопляемостью, управляемо-
стью и др.). При решении этих задач производятся соответствую-
щие расчеты и составляются эскизные чертежи.
О приведенной типовой схеме проектирования судна можно ска-
зать словами академика В. Л. Поздюнина «.. .общеустановленного
ортодоксального оформления метода последовательных прибли-
жений, дающего вполне определенную схему приемов, не су-
ществует...» [31]. Однако, используя любую конкретную схему,
следует учитывать приведенные выше методические рекомен-
дации.
Метод последовательных приближений целесообразно сочетать
с методом вариаций, что позволяет уже в начальной стадии
проектирования путем сравнительного критического анализа выде-
лить из ряда сочетаний главных элементов судна, удовлетворяющих
основным требованиям задания, их наивыгоднейшие сочетания, т. е.
оптимальный вариант. Методом вариаций, обеспечивающим полу-
чение многозначного решения, широко пользуются в настоящее
время в практике проектирования. Здесь особенно ответственной
задачей является выбор для варьирования именно тех характери-
стик данного типа судна, которые определяют его важнейшие нави-
гационные и эксплуатационные качества. Так, для пассажирского
судна основными качествами являются эксплуатационные удобства,
ходкость, управляемость, остойчивость (безопасность плавания и
плавность качки), а важнейшими соотношениями главных элемен-
тов, подлежащих варьированию, могут быть отношения главных
размерений, такие, как отношение L/B, влияющее на ходкость, уп-
равляемость и эксплуатационные удобства, или В/Т, влияющее на
ходкость и остойчивость. При этом увеличение численного значения
L/B положительно сказывается на ходкости, устойчивости на курсе
и эксплуатационных удобствах, а на поворотливости — отрица-
тельно. Увеличение В/Т положительно сказывается на начальной
остойчивости (растет h0) и отрицательно — на ходкости (в некото-
рых случаях) и качке.
Применяя метод вариаций, можно сводить результаты расчета
элементов судна по всем вариантам в одну таблицу, что позволит
30
сопоставить характеристики судна, полученные для различных ва-
риантов, и выбрать оптимальный вариант путем анализа этих ха-
рактеристик.
Существенным недостатком метода вариаций, ограничивающим
количество вариантов, является большой объем работ. В отдельных
случаях это ограничение может привести к тому, что в вариантный
ряд не будет включен оптимальный вариант главных элементов
судна. Имеющийся в настоящее время опыт использования ЭВМ
значительно расширяет возможности применения метода вариа-
ций (Оптимизации главных элементов судов с применением ЭВМ
посвящена глава VI).
Дифференциальный метод в настоящее время приме-
няется исключительно при исследовательском проектировании,
а также в процессе эксплуатационно-экономического обоснования
технических заданий на проектирование судна. В обоих случаях
для проектировщика важно знать не абсолютные значения анали-
зируемых эксплуатационно-технических и экономических характе-
ристик судна, а закономерности их изменения при варьировании
тех или иных элементов задания на проектирование. Сущность диф-
ференциального метода заключается в том, что элементы основного
варианта исследуемого судна, принимаемого в дальнейшем за суд-
но-прототип, определяются любым методом, а элементы прочих
вариантов — путем нахождения положительных и отрицательных
приращений к численным значениям соответствующих элементов
основного варианта. Эти приращения получают в результате изме-
нения тех или иных элементов задания. За основной вариант может
быть принято судно-прототип из числа спроектированных или по-
строенных.
Аналитическое определение элементов судна должно сопровож-
даться некоторыми графическими разработками, включающими эс-
кизный теоретический чертеж и схематические чертежи общего рас-
положения. На дальнейших этапах проектирования роль графиче-
ских работ будет все более возрастать.
§ 9.	Измерители веса проектируемого судна
При проектировании измерители веса судна удобно подразде-
лять на две группы: общие (укрупненные) измерители веса корпуса
и механизмов и частные измерители отдельных статей нагрузок,
входящих в вес корпуса и энергетической установки судна. Моду-
лем для укрупненного измерителя веса корпуса обычно служат во-
доизмещение судна с полным грузом D, водоизмещение порожнего
судна Do и произведение главных размерений LBH, а для укруп-
ненного измерителя веса механизмов — мощность главных двига-
телей N. В соответствии с этим укрупненные измерители веса кор-
пуса могут быть представлены как
Рк Рк Рк	'	-
а = — ; ап = — ; е = —— ,
D Do LBH .
31,
где Рк — вес корпуса с оборудованием, включающий согласно нор-
мали МРФ HI—56—68 следующие группы весовых нагрузок:
I—IX (раздел А. Корпус), XX (раздел В. Системы и трубопро-
воды), XXIII (раздел Г. Электрооборудование и радиооборудо-
вание) .
Укрупненный измеритель веса механизмов может быть представ-
лен как
Р __
г м ,. >
1\
где Ры — вес механизмов, включающий статьи X—XIX (раздел Б.
Механизмы) и XXI—XXII (раздел В. Системы и трубопроводы).
Частные измерители веса по отдельным статьям нагрузки, вхо-
дящим в состав веса корпуса Рк и механизмов Рм, характеризуются
величинами, отнесенными к соответствующим модулям. Их выби-
рают исходя из распределения соответствующих статей нагрузки
по объемам или площадям, выраженным главными размерениями
корпуса судна. Такими модулями, например, для корпуса будут
LBH, (LBH)1'*, &!:i LBH, LBT, LB, L(B + H); для механизмов —
N, Lv„, Вмо (где Тмо, Вмо — соответственно длина и ширина машин-
ного отделения). Модули LBH и b^'LBH применяются в основном
для металлического корпуса. При наличии металлических над-
строек высота борта Н заменяется приведенной высотой борта Нх,
i=n
равной Ht=H+ где и /г, — длина и высота надстройки /,
1—1
ап — число надстроек. Наряду с модулями LBH и б LBH для
измерителей веса металлического корпуса применяются модули
£1,25В0,75Я0,5б0,33. L^H. (LBHyK
Для статей нагрузки «Судовые устройства, палубные механизмы
и дельные вещи» можно использовать модули LB, LBT, (LBH)^1',
для статьи «Окраска, цементировка, отделка, изоляция» — модули
L(B + H) и (ЬВНУ*1, для статьи «Трубопроводы машинного отде-
ления» — модуль LtnoB мо И Т. Д-
Модуль должен выбираться для любой статьи нагрузки в соот-
ветствии с характеристиками судна. Так, для однопалубного судна
без надстроек в качестве модуля для статей нагрузки «Системы»
можно принять LB, а для судна с многоярусными надстройками —
модуль L(B + H).
Чтобы повысить точность расчетов, в которых используются дан-
ные по весовым нагрузкам построенных и спроектированных судов,
необходимо соблюдать следующие требования: придерживаться
единой системы в разбивке весов корпуса и механизмов по группам
нагрузки и одинаковых требований к общей и местной прочности
корпуса; учитывать насыщенность судна различным оборудованием
и характеристики этого оборудования; подбирать прототипы с оди-
наковыми типами энергетических установок, судовых устройств и
палубных механизмов; добиваться получения близких численных
значений соотношений L/H, В/Н и TJH и относительно близких зна-
чений соответствующих модулей у проектируемого судна и прото-
32
типа. Кроме того, должно быть проявлено критическое отношение
к судам-прототипам, что позволит, базируясь на лучшие образцы,
получить оптимальные измерители для проектируемого судна. * * * § *
Таблица 2.1
Укрупненные весовые измерители
\	Типы судов	Класс	। Мощность энергетиче- ской уста- новки, л. с.	Грузоподъ- емность, т 1	Рк LBH	
Пассажирские и грузо- пассажирские То же » мелкосидящие	0 Р Л и Р	800—2700 150 £0—150		0,205—0,2331 (0,271)* 0,159—0,211 0,194—0.214	0,073—0.109 (0,135)» 0.046—0,057 0,021—0,034
Буксиры-толкачи Сухогрузные	0 О и М**	—	2000—5300	(0,142)* 0,198—0,276 0,090—0,126	0,053—0,075 0,071—0,086
То же	О и М		600—1000	0,136—0,185	0,044—0,083
» » мелкосидящие	Р Л и Р	—	150—300 до 150	(до 0,100 — у мелкосидя- щих) 0,127—0,139 0,131—0,177	0,020—0,061 0,029—0,057
* Как исключение.
* Сюда же включены
суда морского прибрежного плавания.
В табл, 2.1 указаны пределы изменения укрупненных весовых
измерителей г=Рк1ЬВН и pM = PM/N для различных типов и классов
судов внутреннего плавания. Из таблицы видно, что даже у судов,
принадлежащих к одному классу, пределы изменения укрупненных
весовых измерителей достаточно велики. Значения измерителей
веса для различных типов судов внутреннего плавания приведены
в третьей части книги.
§ 10. Уравнение веса судна и его модификации
Уравнение веса судна может быть представлено в общем виде:
D^Pt + DW,	(2.1)
i=n
где D — водоизмещение; SP,— сумма постоянных составляющих
i=i
веса судна; DW — дедвейт — сумма переменных весов,
изменяющихся в процессе эксплуатации судна:
dif = 2pw+w0,
(2.2)
^Pn — сумма переменных весов, зависящих от мощности глав-
ных двигателей:
2Р„ = РТ + РСМ + РПВ,	(2.3)
33
' Рт — вес топлива; Рсм — вес смазочного масла; Рпв — вес пи-
тательной воды (при наличии котельных установок) Л
Второе слагаемое DW0 уравнения (2.2) включает все статьи пе-
ременных весов, не зависящих от мощности А, а именно: вес пере-
возимых грузов Р (чистая грузоподъемность), пассажиров Рпас и
команды Рком; вес провизии Рпр, питьевой и санитарной воды
Рв И т. Д-:
РГй = Р + Рпас + Р
КОМ + /’пр + /’в+ • • • .	(2.4)
Ниже приводятся четыре модификации уравнений веса, исполь-
зуемые при определении главных элементов судна.
i=n
Сумма постоянных весов SPi разбивается на две укрупненные
1 = 1
весовые статьи: вес корпуса Рк и вес механизмов Рм. Тогда со-
гласно (2.1) — (2.4).
= Рк + Рм +	+ ^см + ^пв + + Рпас +
+ ^ком + ^*пр + РВ+ • • • +^>	(2-5)
где АР — запас водоизмещения.
Суммарный вес топлива и масел
Рт + /’см = Л + Р2 + Рз.	"	’	(2-6)
где Pi — вес топлива и масел для главных двигателей; Р2 — вес
топлива и масел для вспомогательных и палубных механизмов,
а также для отопления и хозяйственных нужд на ходу; Р3 — вес
топлива и масел, расходуемых на стоянках.
Величина
P1 = (l + fe1)(7T + 7cM)7^-^,
1 (г VQ
где 7т — удельный расход топлива; qCM — удельный расход смазки;
Ps — дальность плавания без пополнения запасов топлива, км (для
морских переходов — в морских милях); Vq — скорость судна отно-
сительно берега, км/ч (для морских переходов v относительно
тихой воды); Л'— мощность главных двигателей, л.с.; kr — коэффи-
циент запаса, учитывающий расход топлива и смазки при отклоне-
нии судна от нормального судового хода по гидрометеорологиче-
ским условиям; обычно fei=0,1.
Величина
Р 2 —	1,
где ^2=0,154-0,20 — коэффициент, учитывающий расход топлива
вспомогательными и палубными механизмами и на хозяйственно-
бытовые нужды.
1 Вес воды, находящейся непосредственно в судовых механизмах, котлах
и трубопроводах, в дедвейт не включается.
34
Величина
Р3 — k3P ь
где k3 = 0,1 -4- 0,2 (большие значения относятся к судам меньшей
мощности; при наличии грузовых устройств k3 может дости-
гать 0,3).
Учитывая сказанное, уравнение (2.6) можно переписать в виде
/’т + РсМ = (1+^1)(1+^ + ^)(7т + 7см)^-Лг-	(2-7)
Для судов внутреннего плавания, не имеющих собственных гру-
зовых устройств, суммарную численную величину (1 +ki) X (l+fe +
+ k3)=k в первом приближении можно принять /г = 1,35-4-1,50, а для
грузовых судов, плавающих в прибрежных морских районах и обо-
рудованных	грузовым устройством, k= 1,25-4- -4-1,30. Если удельные расходы топлива и смаз- ки устанавливаются по данным табл. 2.2 [20], то k = (14~&i) • Вес питательной воды для вспомогательных кот- лов теплоходов не учи- тывается, так как суда		Таблица 2.2	
	Тип судна	Удельный расход, кг л.с. ч	
		топлива	масла
	Грузовой Пассажирский Толкач П р и меча четырехтактных Д к верхнему предел	0,180—0,200 0,200—0,220 0,180—0,220 и е. Удельный ВС. Их нижние зн у мощностей судо	0,006—0,008 0,007—0,010 0,006—0,008 расход дан для ачеиия относятся в речного флота.
внутреннего плавания
эксплуатируются в пресноводных бассейнах. На судах же, выхо-
дящих в прибрежное морское плавание, вес питательной воды от-
носительно мал.
Запас водоизмещения АР для судов внутреннего плавания при-
нимается в соответствии с рекомендациями главы X.
С учетом приведенных зависимостей уравнение веса судна (2.5)
можно представить в виде
D = Рк + Рм + Ш + 7см) -J- N + DW 0 + AD.	(2.8)
103г?б
Для более точного расчета запасов топлива можно воспользо-
ваться диаграммами удельного расхода топлива в зависимости от
Цилиндровой мощности главных двигателей (рис. 2.1) и от нагрузки
(рис. 2.2).
Дальность плавания Rs, расчетная скорость судна v (а следо-
вательно и ив), чистая грузоподъемность Р и вес пассажиров РПас
обычно устанавливаются заданием на проектирование. Если в за-
дании оговаривается количество суток s, на которое должен быть
п
принят запас топлива, то в уравнении (2.8) вместо -— вводится
103 Уб
сомножитель 24s. Прочие величины, входящие в уравнение (2.8),
Устанавливаются следующим образом. Вес экипа'ка с багажом
^ком и вес провизии Рщ> принимаются в соответствии с действую-
35
щими нормами, причем комплектация экипажа устанавливается
приказами МРФ.
Вес питьевой и мытьевой воды Рв исчисляется в соответствии
с «Санитарными правилами для речных и озерных судов СССР»,
которые нормируют минимальный суточный расход воды на одного
человека в зависимости от группы судна.
Вес фекально-сточных вод Рф и отходов в практике проекти-
рования обычно относят к нагрузке судна в конце рейса.
Ниже приведены некоторые модификации уравнения веса.
Рис. 2.1. Зависимость удельного расхода топлива от ци-
линдровой мощности ДВС.
В уравнении
(2.8) величина /г —- (ут-I-усм)
А я
------=А выражает рас-
103v6-1	1
ход топлива и смазки на 1 л. с. при дальности плавания Rs без попол-
нения запаса. Учитывая это и используя весовые измерители
a = PK/D и p„ = PM/N, уравнение (2.8) переписываем ввиде£> = а£> +
+ PmN+AN + DW0+A.D, или окончательно
D[l-(a + A)] = (pM + A)N + DW0.	(2.9)
Выразив Рк через измеритель е(Рк=еРВЯ) и разделив Рк на
D = y$LBT, получим уравнение
D уд Т ’
(2.10)
устанавливающее зависимость между укрупненными весовыми
измерителями а и е.
8 Н
Из уравнения (2.10) следует, что Рк= —;----Ц поэтому урав-
	уо Т
нение (2.9) можно переписать в виде
36
(Pm + A)N + DW0.	(2.11)
L \?o J /J
Используя измеритель веса корпуса е и безразмерные коэффи-
циенты, характеризующие отношения главных размерений корпуса
(l = LfB, e = LjH, Ь=В1Т), можно записать
Рк = eLBH = zLBT = 8 — — .
TLB уд е
Тогда уравнение (2.11) перепишется в виде
D \-[^+M\=(Pm + A)N + DW0.
\	/ J
(2.12)
Учитывая, что в уравнении (2.8) сумма весов Pi; + PM=,D0, и при-
меняя измерители веса ао—Рк/Do и ^м = Рм/У, получим D0 = a0D0 +
+pMN, или Do~ —Рм N,
1 — а0
откуда
Рм____Рр
1 ~ аа~~ N ’
Рм
где —------измеритель веса порож-
1 - а0
него судна, отнесенный к модулю N,
т/л. с.
Тогда уравнение (2.11) примет вид
Z)(l — а)= (_p^- + a]n + DW0.
V — а0 /
(2-13)
Чтобы ПОВЫСИТЬ точность Опре- Рис. 2.2. Зависимость удельного
Деления веса судна, в первых при- расхода топлива от нагрузки
ближениях не следует придержи-	ДВС.
ваться какой-либо стандартной фор-
мы уравнения веса: необходимо подбирать ее с учетом имею-
щихся данных по построенным судам и их проектам.
§ 11. Решение уравнения веса судна способом
коэффициента утилизации водоизмещения1
Используя весовые измерители a = PK/D, Pyl^PMIN и адмирал-
тейскую формулу мощности N = £P/3v3/C, из уравнения веса при
заданном дедвейте можно получить D = PK + P№ + DW, а затем
Рк | РМ | PW ___ |
Отношение DW]D В. Л. Поздюнин назвал коэффициентом ути-
лизации водоизмещения по дедвейту: t\dw = DW/D, а отношение
1 Этот способ впервые предложил В. Л. Поздюннн.
37
v\p = PID — коэффициентом утилизации водоизмещения по грузо-
подъемности (чистой). Тогда
W-0-«)-<+’<214>
Из уравнения (2.14) видно, что коэффициент утилизации водо-
измещения увеличивается с ростом D. Результаты обработки ста-
тистических материалов по судам внутреннего плавания показы-
вают, что интенсивность этого возрастания у однотипных судов
невелика [18].
Если г]Dir — коэффициент утилизации по дедвейту для судна
прототипа, то для проектируемого судна, имеющего дедвейт DWi,
водоизмещение можно найти, приняв = t]dh-, откуда
или
D1=^.	'	-
’buz
Выражение (2.15) служит для определения водоизмещения проек-
тируемого судна на начальных стадиях проектирования.
Аналогичным путем можно найти водоизмещение проектируе-
мого судна Dt с помощью коэффициента утилизации по грузо-
подъемности прототипа т]р:
Ог=^,	(2.16)
где Pi — грузоподъемность проектируемого судна, оговоренная
в задании.
Описанный способ дает удовлетворительные результаты только
для однотипных судов, у которых водоизмещение, число Фруда
и дальность плавания незначительно отличаются от аналогичных
значений у судна-прототипа.1
Поскольку коэффициент утилизации является важным показа-
телем при выполнении эксплуатационно-экономического обоснова-
ния проекта, остановимся кратко на его анализе.
Из уравнения (2.14) следует, что при росте весовых измерите-
лей а, рм и скорости судна v величина гщп- уменьшается, а при
1 В. Л. Поздюнин сделал попытку связать коэффициент утилизации проек-
тируемого судна t]dtvi с коэффициентом утилизации судна-прототипа г|»«- ана-
литической зависимостью вида
, dDW
^ouz + р
1 + 3-. dDW -
(1 —a) D + 2DW
(2.17)
^ouz, —
где DW, а и D относятся к судну-прототипу. Однако на практике при оговорен-
ных выше условиях значение т]вwj всегда равно т]»и-, в силу чего выражение
(2.17) представляет лишь теоретический интерес.
38
росте адмиралтейского коэффициента С, который характеризует
гидромеханические качества корпуса и движительного комплекса,—
она увеличивается.
Представив уравнение веса судна в виде D = P,; + Pyi + DW,
с учетом принятых весовых измерителей получим
dD = d-^da + d-^-dD + d-^-dpM + d-^- dv + d-^dC +
да ' dD г дРы м dv дС
^.d^dD + dDW.
Для судна заданного водоизмещения (£> = const) имеем
dDW = -^da—^-dp^ — ^-dv—^dC,
да др.,,	dv	дС
куда при рм, v, С = const
^dwb = da.= а~^'’
(2.18)
при а, рм, С = const
при а, рм, и = const
при a, v, C = const
Рм
__Р М
D Рм
При одновременном изменении a, pMi v и С имеем
»	da Рм /I о dv dC\
~Б'\ГГ+ ~~~c'r
b' \ Рм	/
Из этих соотношений следует, что важнейшим фактором, кото-
рый может вызвать увеличение коэффициента утилизации, является
уменьшение весового измерителя a = PKfD (Исключительное значе-
ние в этой связи приобретает вопрос применения легких сплавов
и пластмасс для постройки корпусов.) Кроме того, одинаковые
относительные приращения измерителя рм и адмиралтейского
коэффициента С дают равные по величине, но противоположные
по знаку значения приращения коэффициента утилизации. И, на-
конец, поскольку увеличение скорости приводит к существенному
Уменьшению рои-, необходимо компенсировать это снижение улуч-
шением гидромеханических качеств судна.
Если в задании на проектирование судна оговаривается не дед-
вейт, а чистая грузоподъемность Р, то к параметрам а, рм, v и С,
влияющим на рои-, добавляются параметры и qT, влияющие
На Лр.
39
Водоизмещение судна, найденное в первом приближении спо-
собом коэффициента утилизации, можно уточнить, используя част-
ные весовые измерители.
Способ коэффициента утилизации водоизмещения можно
использовать также для определения водоизмещения при модер-
низации судна или в других случаях, когда необходимо увеличить
т]этк до значения, полученного эксплуатационно-экономическим
анализом, и определить значения цглг, которые можно ожидать
при предполагаемом изменении параметров а, р№, v и С.
На рис. 2.3 показаны приращения коэффициентов утилизации
для грузового теплохода грузоподъемностью 150 т (а = 0,33;
-0,20-0,15 -0,12-0,08-0.05 0 0,05 0,08 0,12 0,15 0,20
’	’	’	da ip ОС dv
а’ р ’ С’ V
Рис. 2.3. Приращения коэффициентов утилизации для гру-
зового теплохода грузоподъемностью 150 т.
Pm)D = 0,042). Пользуясь графиками рис. 2.3, рассмотрим пример
приближенного решения указанных задач.
Пример 1. Речной грузовой теплоход грузоподъемностью 150 т имеет
H-ow =0,605. По эксплуатационно-экономическим соображениям желательно уве-
личить коэффициент утилизации до г] им- =0,655.
Согласно рис. 2.3, приращение dr|uw=0,05 можно получить, облегчив на
15% удельный вес корпуса (параметр а).
При комбинированном изменении параметров можно обеспечить то же при-
ращение: за счет снижения на 20% удельного веса механизмов (параметр рм),
что дает dv\Dw„ =0,01; за счет повышения на 20% адмиралтейского коэффи-
циента С, что также дает dr)Dwc=0,01; за счет уменьшения на 9% удельного
веса корпуса (параметр а), что дает di]o и-а =0,03. Таким образом получаем
dr]n w =0,01 +0,01 +0,03 = 0,05.
Пример 2. Предполагается осуществить модернизацию того же теплохода,
повысив скорость на 15%, адмиралтейский коэффициент на 10% и уменьшив
удельный вес корпуса и механизмов соответственно на 10 и 20%.
По графикам рис. 2.3 находим: при — = 0,15 dr\DW = —0,019; при
v	»
dC	da	dpw
— = 0,10 dv[DW(, = 0,004; при — = —0,10 d-<\DWa = 0,033 и при =
= —0,20 dr\DW = 0,008, т. е. dr\ow =0,026, а коэффициент утилизации
Рм
после модернизации будет т]р w 1 — т]d w Н-dw = 0,605 + 0,026 — 0,631.
40
§ 12. Дифференциальные способы Нормана и Бубнова
Дифференциальный способ Нормана для определения водоиз-
мещения заключается в определении приращений водоизмещения
dD к водоизмещению прототипа D. Сущность способа сводится
к следующему.
В общем виде водоизмещение (вес) судна D может быть выра-
жено уравнением
D = Pi + P2+ ... +Pn_i + Pn=Vp.(	(2.19)
t —1
где Pi = f(D, х, у, ..., а, b...); х, у — неизвестные (искомые) вели-
чины; а, b — известные величины (предусмотренные заданием).
Рассматривая в выражении (2.19) статьи нагрузки Pi как неза-
висимые переменные, получаем полный дифференциал уравне-
ния веса:
dD = dD 1V	+ dx £ ~- + ду 2 д-^- 4
dD	i = i дх i=i ду
, , v дРi
. . -pda ,2j ——
i=i да
^dbl^^+ . . . ,
i±i db
откуда
(2.20)
Величина K=---------, называемая коэффициентом
dD
i=i
Нормана, для судов различных типов лежит в пределах от 1,2
До 5,0.
Примем уравнение веса судна в общем виде D = Рк + Р-., +
+ PT + DW0, где Рт — вес топлива (смазкой пренебрегаем); —
Дедвейт без топлива, значение которого устанавливается путем
корректировки аналогичного дедвейта прототипа.
Функциональные зависимости перечисленных статей весовой
иагрузки от водоизмещения и других элементов проектируемого
сУДна представим в виде	...
PK = aD = /1(a, D),
* 3
Рм = РмК = Рм = /з (Рм, V, D)-,
41
PT = (\ + K)qT^^N={\+K)qTX
X/?s10-3^ = /3(7T, v, RSD), ‘
полагая, что адмиралтейский коэффициент С в пределах рассмат-
риваемого изменения водоизмещения сохраняет постоянное значе-
ние, а запас топлива рассчитан на полный рейс Тогда в соот-
ветствии с выражением (2.20), оставляя численные значения
отдельных характеристик прототипа без индекса, а численные зна-
чения тех же характеристик проектируемого судна с индексом 1,
будем иметь	_	. ,
+ 7L(^1~<7t) + 2v(ui~u)
уТ
+ (DWo-DWo}]
(2.21)
При этом коэффициент Нормана А примет вид
(2.22)
Знак « + » или «—» перед dD указывает, что в результате положи-
тельных или отрицательных приращений к отдельным статьям на-
грузки прототипа произошло увеличение или уменьшение водо-
измещения D-, проектируемого судна на ±dD по отношению к водо-
измещению D прототипа, в силу чего водоизмещение проектируемого
судна определится как Dt = D±dD.
Анализируя уравнение (2.21), видим, что при изменении одной
из статей нагрузки судна приращение водоизмещения равно при-
ращению веса этой статьи, умноженной на коэффициент Нормана
К> 1.
Способ Нормана был развит И. Г. Бубновым и в его интерпре-
тации позволяет определять не только водоизмещение, но и глав-
ные размерения судна с помощью данных судна-прототипа. Не
останавливаясь на описании этого способа, отметим лишь, что при-
менение его возможно только при тех же условиях, при которых
используются способы Нормана и коэффициентов утилизации во-
доизмещения, а именно: судно-прототип и проектируемое судно
по назначению и архитектурно-конструктивному типу должны быть
одинаковыми, а по водоизмещению близкими друг другу; энерге-
тические установки должны быть однотипными, а числа Фруда
и дальность плавания отличаться незначительно; данные по на-
грузкам судна-прототипа должны быть хорошо проверены.
42
На практике положительные или отрицательные приращения
отдельных статей весовой нагрузки судна-прототипа по сравнению
с данными технического задания на проектируемое судно могут
иметь место при изменении скорости судна, дальности плавания,
грузоподъемности, пассажировместимости, а также вследствие
изменений конструкции корпуса (применение легких сплавов, ледо-
вых подкреплений, установка дополнительных переборок или водо-
непроницаемых платформ) или усиления набора и обшивки кор-
пуса при изменении класса судна,
I В настоящее время дифференциальные способы применяются
преимущественно при исследовательском проектировании, в про-
цессе эксплуатационно-экономического обоснования технического
задания на проектирование судна и, наконец, в стадии предэскиз-
ного проектирования при анализе технических заданий, т. е. в тех
случаях, когда представляют интерес не абсолютные значения экс-
плуатационно-технических и экономических характеристик, а тен-
денция их изменения при варьировании тех или иных элементов
задания на проектирование.
Если проектировщик не располагает проверенными данными по
судну-прототипу или если прототип вообще отсутствует, то сначала
устанавливают главные элементы и весовые характеристики основ-
ного варианта, который в дальнейшем принимается за судно-про-
тотип. При этом в исследуемом ряду вариантов судно-прототип
берется в качестве среднего варианта, а элементы других вариан-
тов получают, определяя положительные и отрицательные прира-
щения к элементам этого варианта.
§ 13. Решение уравнения веса судна с использованием
формулы адмиралтейских коэффициентов
Уравнения веса судна (2.9), (2.11) — (2.13) содержат две неиз-
вестные величины D и N. Для их определения необходимо иметь
второе уравнение, в качестве которого -можно использовать обще-
известные зависимости вида
Dmvn
N —	(2.23)
где N—мощность главных двигателей; С — адмиралтейский коэф-
фициент. Значение этого коэффициента стабильно для судов дан-
ного типа, лишь незначительно отличающихся друг от друга фор-
мой обводов, отношениями главных размерений, относительной
скоростью и т. п.
Нетрудно показать, что буксировочная мощность, включающая
только вязкостные составляющие сопротивления, которые играют
Решающую роль в сопротивлении воды движению судна внутрен-
11его плавания, с наибольшей точностью аппроксимируется зависи-
мостью типа (2.23) при значениях показателей степени /« = 2/3 и
ft=T3. В силу этого зависимости подобного типа целесообразно
43
использовать именно с указанными значениями пит. Такая фор-
мула, как известно, называется адмиралтейской:
п3 з
У =	(2.24)
Ее разновидностями являются формула Энстли
ДГЭ = АД!_	'	(2.25)
сэ
и формула Давыдова
п1-3.25
ДГд = -£-Е—.	(2.26)
СД
Формула (2.24) удовлетворяет закону механического подо-
бия. В самом деле, при его соблюдении имеем — = ^м5, где /.м—
линейный масштаб, а индексы 1 и 2 соответствуют судну-прототипу
и проектируемому судну. Тогда
;4'1 _	= (р Р 3 П ' .АЗ С2 _ ^3,5
N2 D^C,	' м ' Cj м су '
Q
Из сопоставления этих двух формул следует, что /Л5-з/Л5—1 ,
61
т. е. С\ = С2 = idem. Для формулы (2.25) будем иметь соответственно
Сэ
Ч’5 = ^м0—2 или г4 Сэ , т. е. адмиралтейский коэффициент для
сэ,
судна-прототипа не равен таковому для проектируемого судна.
То же caaioe можно сказать и в отношении формулы Давыдова.
Адмиралтейская формула при удачно подобранных значениях
коэффициента С успешно применяется для определения в первых
приближениях мощности энергетической установки грузовых, грузо-
пассажирских и пассажирских судов внутреннего плавания. Однако
формулу (2.24) нельзя использовать для толкачей. Мощность их
главных двигателей можно определить в первом приближении
исходя из выражения
7
N = ^~,	(2.27)
где ZT — упор толкача, кгс; Z — удельный упор, кгс/л. с. [при от-
сутствии надежного прототипа Z может быть взят по графику
(рис. 2.4), предложенному И. В. Лычковской].
Формула (2.24) при ее совместном решении с уравнением веса
судна приводится к кубическому уравнению вида х3— Ьх2 = 1,
а формула (2.25)— к квадратичному уравнению вида х2 — Ьх — 1=0.
Из-за меньшей точности по сравнению с (2.24) формула (2.25)
применяется лишь на предварительных стадиях эксплуатацион-
но-экономического анализа.
44
В табл. 2.3 приведены значения адмиралтейских коэффициен-
тов отечественных судов внутреннего плавания. Из таблицы видно,
что даже при относительно близких значениях числа Фруда и от-
носительной длины (например, у тан-
керов) адмиралтейские коэффици-
енты для различных судов весьма
сильно отличаются друг от друга,
поэтому при их выборе следует
проявлять осторожность. В част-
ности, вместо осредненных данных
целесообразно использовать проект-
ные материалы и отчеты опытовых
бассейнов.
Рис. 2.4. Зависимость удельного
упора Z от скорости толкача.
I — осредненная кривая; // — верхний
предел значений Z; /// — нижний пре-
дел.
Таблица 2.3
Адмиралтейские коэффициенты
Типы судов	Класс судна	Мощность Ne, л. с. или грузо- подъемность Q, т	Fr = у VgL	т У V	2 с /Л3 Ne
Пассажирские и грузопассажир- ские	О	Л’е= 300 ч-2700	0,206 ч- 0,234	7,2 ч- 8,7	880 ч- 1280
Пассажирские и грузопасса- жирские мелко- сидящие	р	JVc=80-a 150	0,30 ч- 0,39	5,9 ч- 6,7	520 ч- 680
Г рузовые сухогрузные	О, М, М— СП	Q - 2000 ч- 5300	0,13	0,19	6,3 ч- 7,2	960 -ч- 1520
Г рузовые сухогрузные	О, М, М СП	Q = ООО ч- 1000	0,22 ч- 0,25	6,4 < 6,8 (как исклю- чение 5,5)	920	1110 (как исклю- чение 1330)
Грузовые сухогрузные	р	Q = 150 ч- 600	0,17 ч- 0,22	6,75 ч- 6,8	910 ч- 940
Танкеры	о, м, ч- сп	Q^-600 : 5000	0,14	0,16	6,5 ч- 6,9	920	1280
Решение уравнений веса судна с использованием адмиралтейской формулы
проиллюстрируем на примере решения уравнения веса судна (2.9) и формул
(2-24), (2.25):'
£>[1 — (а-|-Д)] = РмЧ2Л v3D2' + DW„.	(2.28)
С
45
Положив D — x3, D^ — x2,	—= di, -------------= fi, будем
C[1 — (a+A)]	1 — (a+A)
f
иметь x3 — dvx2 — ft и x — dt =	.
Решим теперь уравнение веса судна (2.9), используя формулу (2.25}:
D [ 1 - (a -L Л)] = Рм -i- - v3D‘2 -г DW„.
СЭ
,	а л d\
Положив £> = № н D - — х, получим х2—diX—f.=O, откуда х =	+ I/ ~ + Л-
Таким образом, искомое водоизмещение проектируемого судна будет — х2.
Совместное решение уравнении веса и адмиралтейской формулы может
быть использовано для определения главных размерений судна на первоначаль-
ных стадиях проектирования. Задавшись безразмерными отношениями LfB = l,
U,H=e, В/Т^Ь и укрупненным весовым измерителем e, = PKfLBH, переписываем
уравнение (2.9) с учетом уравнения (2.24) в виде
D (1 - А) = гЬВН - (рм — A) N ' - DW„
или
ytiLBT (1 — А) = eLBH -	(y^LBTy ' + РГ0;
L2	vh
vSLBT = у6Т------= -Р- L3;
I	Г-Ь
— г- ’.'
....... }ьВН = ъЬ — — = — L3.
7	I е 1е
(п j_y4)v3
.Отсюда, обозначив ------ через w, будем иметь
р6*1-*)- — j L3 = u ijL f ' £2 wo.
\ l2b le I \ l3b I
(2.29)
Сопоставив (2.29) c (2.28), видим, что уравнение (2.29) приводится к виду
х—di^ft/x2, где x = L. Определив L и исходя из принятых выше численных зна-
чений безразмерных отношений I, е и Ь, можно найти размерения В, Н н Т,
а также D н N.
§ 14. Грузоподъемность и грузовместимость судов
внутреннего плавания
Количество груза, которое может быть погружено на судно,
зависит от его грузоподъемности и грузовместимости. В практике
флота внутреннего плавания при оценке грузоподъемности разли-
46
чают чистую, или полезную, грузоподъемность Р, полную грузо-
подъемность DW и удельную грузоподъемность рр.
Чистая грузоподъемность на грузовых судах включает вес пере-
возимых судном грузов, на грузопассажирских судах к этому весу
добавляется вес пассажиров с багажом; на пассажирских судах
в чистую грузоподъемность входит только вес пассажиров с ба-
гажом.
Полная грузоподъемность, помимо грузов, входящих в чистую
грузоподъемность, включает вес экипажа с багажом, вес воды,
пищевых (и других) запасов, необходимых для удовлетворения
нужд экипажа и пассажиров, вес топлива и смазочных материалов
для главных, вспомогательных и палубных механизмов, вес пита-
тельной воды для котлов.
Чистую и полную грузоподъемности принято считать основными
эксплуатационными характеристиками транспортных судов. В про-
цессе эксплуатации судна вес отдельных статей нагрузки, входя-
щих в состав полной грузоподъемности, может изменяться от мак-
симального значения до нуля. Так, при рейсе порожнего грузового
судна вес полезного груза равен нулю, в то время как при выходе
в плавание вес запаса топлива и масла будет максимальным.
Характерным эксплуатационным показателем является также
удельная грузоподъемность р0, под которой подразумевают вес
полезного груза, приходящийся на одну тонну водоизмещения судна
с полным грузом: р„ = РЮ (численное значение удельной грузо-
подъемности равно коэффициенту утилизации по грузоподъем-
ности) .
Вместимость судна характеризуют следующие величины.
1.	Вместимость корпуса VK — объем корпуса судна, вычислен-
ный по теоретическому чертежу по главную палубу.
2.	Вместимость брутто грузовых трюмов Vgp, под которой под-
разумевается суммарный объем грузовых трюмов, вычисленный
по теоретическому чертежу между переборками, ограничивающими
i=n
трюмы: Vgp = 2 Убрр где п—число грузовых трюмов, а УбР(—
1=1
объем брутто трюма Л
3.	Удельная вместимость брутто Обр0, выражающая отношение
^бр к чистой грузоподъемности судна Р: vc}Po = Vp>p/P.
4.	Вместимость нетто, или чистая вместимость судна Vc, вклю-
1---П
чающая чистый суммарный объем грузовых трюмов: Vc = 2Vr.,
i-=l
где Vc. — чистая вместимость трюма I. При определении чистой
вместимости каждого грузового трюма для наливных или насып-
ных грузов (не боящихся подмочки) засчитывается объем только
той части трюма, которая не занята набором корпуса. Для прочих
грузов, помимо набора, исключаются объемы ограждений этого
вабора в виде елани (на морских судах — пайола), крышек льял,
предохраняющих груз от повреждения при ударах об острые кромки
набора и от порчи в результате отпотевания корпуса.
47
5.	Удельная грузовместимость у(.о, выражающая отношение
чистой вместимости судна Уе к его чистой грузоподъемности Р:
Vco = Vc/P.
6.	Коэффициент полезного использования вместимости корпуса
kK, под которым подразумевается отношение вместимости брутто
к вместимости корпуса: &к= Кбр/Кк-
Величина kK характеризует общую эффективность судна как транспортного
сооружения. Коэффициент kK можно повысить, используя для перевозки груза
объемы корпуса, предназначенные под жилые и служебные помещения (форпик,
ахтерпик, машинное отделение и пр.). С этой целью жилые и служебные помеще-
ния могут быть вынесены в надстройки. Возможность уменьшения объема форпика
ограничивается требованиями к расположению таранной переборки, устанавливае-
мой на определенном расстоянии от форштевня, обеспечивающем сохранность пе-
реборки, а следовательно и безопасность судна при столкновениях, ударе носовой
частью корпуса, навалах и т. п. Минимальное удаление таранной переборки от
форштевня £ф, установленное нормами Речного Регистра РСФСР, составляет
В/2, где В — ширина судна на миделе. По условиям непотопляемости ограничена
также возможность уменьшения длины ахтерпика. Объем машинного отделения
можно уменьшить, более рационально расположив главные и вспомогательные
механизмы без нарушения удобства их обслуживания и соблюдая минимальные
проходы, а также требования Госсанинспекции в отношении уровня шума.
7.	Коэффициент полезного использования вместимости грузовых
трюмов, выражающий отношение чистой вместимости грузового
трюма к его вместимости брутто. По отношению к судну в целом
коэффициент полезной вместимости грузовых трюмов ko будет
тельным включением объемов бортовых отсеков в пределах от носовой до кор-
мовой переборок трюма, вследствие чего k0 будет меньше единицы и будет
зависеть от отношения ширины трюма к ширине судна в указанных пределах
длины корпуса.
8.	Регистровая вместимость, представляющая собой объем суд-
на, вычисленный в соответствии с Правилами обмера морских
судов. Регистровая вместимость измеряется в условных единицах —
регистровых тоннах (равных 100 кубическим футам или 2,83 м3).
Различают регистровую вместимость валовую (брутто) и чистую
(нетто).
Поскольку Международная конвенция по охране человеческой
жизни на море распространяется на суда валовой вместимостью
более 500 per. т, ряд судов внутреннего плавания, выходящих в мор-
ские прибрежные районы, а также суда смешанного плавания под-
падают под действие этой Конвенции и подлежат обмеру. Обмер
морских судов производится в основном для определения портовых
сборов и оплаты различных услуг, оказываемых судам (постановка
в док, дезинфекция, технический осмотр и др.). Основные сборы
оплачиваются по чистой вместимости, а услуги — по валовой
(в некоторых портах оплата сборов производится по валовой вме-
стимости). Соответствующие тарифные ставки, имеющиеся в каж-
дом порту, исчисляются на 1 per. т (брутто или нетто). Вмести-
мость брутто (в per. т) принимается во внимание при предъявле-
нии квалификационных требований к экипажу, тарификации
заработной платы экипажа, а также в различных законодательных
актах и для мировой статистики.
Коэффициент k0 характеризует степень совершенства набора и формы обво-
дов корпуса судна с точки зрения достижения максимальной полезной вмести-
мости. Стремление к увеличению ka сопряжено с определенными требованиями
к набору корпуса. Так, систему набора нз чередующихся .холостых и рамных
шпангоутов следует считать нерациональной. Нерациональными являются также
пиллерсы, которые широко применялись в те времена, когда грузовые операции
выполнялись исключительно вручную. При современном высокомеханизирован-
ном процессе грузовых операций пиллерсы являются не только помехой при
скоростной обработке судов, по и приводят к значительным потерям полезной
вместимости. Во время эксплуатации судна коэффициент ka будет тем выше,
чем тщательнее укладывается груз в трюмы. Наконец, на величину k0 влияет
форма очертаний корпуса в пределах грузовых трюмов. Для судов с острыми
обводами корпуса и низкими значениями коэффициентов полноты шпангоутов
значение k0 может уменьшаться до 0,50 при средних значениях для обычных
грузовых судов 0,70—0,85 (верхний предел относится к крупнотоннажным,
а нижний — к малотоннажным судам).
При наличии грузовых помещений в надстройке первого яруса
Vc + И
>у и
'р  v6pH
где Кси и —грузовместимость соответственно нетто и брутто грузовых по-
мещений надстройки.
У грузовых судов коробчатого типа, имеющих гладкие стенки грузовых
трюмов, весь набор внутренних бортов и переборок находится вне трюмов, по-
этому l/6p=V'c, т. е. Ао=1. Однако в этих случаях чистую вместимость грузовых
трюмов правильнее относить к вместимости Убр трюмов, вычисленной с обяза-
§ 15. Уравнение вместимости судна
Под уравнением вместимости подразумевают зависимости, в ко-
торых вместимость выражена через главные элементы судна.
Учитывая, что современные грузовые суда в районе располо-
жения грузовых трюмов имеют, как правило, прямостенные борта
или борта с незначительным развалом, которым в первых прибли-
жениях пренебрегают, вместимость корпуса Кк можно определить
по формуле (рис. 2.5):
VK = v + s (Н-Т) + ДКн + АКк + ДКпб, (2.30)
где V — объемное водоизмещение судна, м3; Т— осадка судна с пол-
ным грузом, м; Н — высота борта на миделе, м; S — площадь
ГВЛ, м2; АКП и ДКк — добавочные объемы корпуса за счет носо-
вой и кормовой седловатости, м3; ДУпб— добавочный объем кор-
пуса за счет погиби бимсов, м3.
Ввиду незначительности поправок на седловатость и погибь
бимсов в первом приближении тремя последними слагаемыми
пренебрегают. Тогда
3 ч
Эаказ № [837
УК = У + 5(Я-Т),
(2.31)
49
48
или после ряда преобразований
V = у Г1	= V Г1 Ч-— f—— 1Н =
L v J L v \ т /J
(2.32)
где / = б/а — коэффициент вертикальной полноты.
Из формулы (2.32) видно, что для судна заданного водоизме-
щения, когда y = const, вместимость корпуса Ук зависит только
от коэффициента / и отношения Н/Т.
Рис. 2.5. Учет вместимости корпуса судна.
Из преобразованного уравнения (2.32)
ук = блвтГ1 + —
L О \ Т !
(2.33)
видно, что при заданном водоизмещении и принятых значениях
HIT и а увеличение б приводит к уменьшению вместимости кор-
пуса, так как величина 8LBT остается постоянной, а второе сла-
гаемое в квадратных скобках уменьшается. Однако для судна,
водоизмещение которого изменяется в некоторых пределах, увели-
чение б сказывается всегда положительно на вместимости корпуса.
Анализ полученных зависимостей с учетом оговоренных выше
условий в отношении а и Н/Т показывает, что при V = const удель-
ная вместимость ygp0 падает, если с ростом б уменьшаются соот-
ветственно L или В (Сказанное может быть отнесено и к удельной
грузовместимости vCq.)
При уменьшении L длина форпика, ахтерпика и машинного
отделения остается неизменной, а длина грузовых трюмов сокра-
щается, что оказывает влияние на удельную вместимость брутто.
При уменьшении В даже сокращение длины форпика, влекущее за
SO
собой некоторое увеличение длины грузовых трюмов, не может
компенсировать потери вместимости Убр грузовых трюмов.
Рассмотрим графо-аналитический метод, используемый на
практике для определения вместимости судна в первых приближе-
ниях. Вместимость корпуса Ук может быть выражена как вмести-
мость брутто грузовых трюмов Рбр плюс объемы фор- и ахтерпика
Йфп, Van, машинного отделения Йм0, топливного VT и балластного
Уб отсеков:
VK = V6P + V*n + Van + VMO4-VT+V6>	(2-34)
а при расположении топлива и балласта в отсеках двойного дна
VK = V6p+ Рфп + Van+ VM0
(2.35)
Вместимость УбР и объемы всех других отсеков проектируемого
судна в первых приближениях можно определить, построив строе-
Рис. 2.6. Распределение вместимости по отсекам: а — строевая по шпан-
гоутам; б — грузовая ватерлиния.
/—форпиковая переборка; II, V — переборки грузовых трюмов; III, IV — переборки
машинного отделения; VI — ахтерпиковая переборка.
вую по шпангоутам для осадки судна с полным грузом и грузовую
ватерлинию для той же осадки. Для построения грузовой ватер-
линии, а также носового и кормового заострений строевой по
шпангоутам используют метод равновеликих площадей или аппрок-
симируют их математическими кривыми (см. главу VII).
Для построения указанных кривых применительно к методу
Равновеликих площадей должны быть выбраны характеристики,
приведенные в § 28, а также коэффициенты полноты площа-
дей носового и кормового заострений грузовой ватерлинии —
и сск.
Построив строевую по шпангоутам и грузовую ватерлинию
Рис. 2.7. Удельная грузовместимость судов и погрузочные объемы различных грузов.
52
	
6«-	
« S	
Вд	
	СО 04 СЗ ОС	Ср 00 яг — со ю о со 55 О
я S	емсм—смсч — — —
J3 s	
	
	
< &	
>> а	
о о	
р я	ОООООООЙ иО Ю о Ю LO о 3 сч
	ЮСО СО — — —
	
о	
е	
<5	
я	
о	ОСЧ00—•ОСЛО
	ю — огсм сгг-осм
О.	ю аг сс ос ос г- — см
С	
й	
л	О— СЧсОтГиССрГ"-
	
	
о „	
	
	
г Д]	
	я* СО СМ СЧ	х
а “	OI О S юо -Т1ЛСЧС
X -	И—-И—1--”-
S £	
	
>> =	
6 о	
	OOOOOOQOO о О о о О О ф о о
	ONOQOOOr--'O
(У	со см см см — — —
	
о	
Е	
	S
	О ЕС
л	
а:	V S
э	— — СО СО СО о со OOXNCOS с е со
	Ю т- Г- ю ю ’S Г-
	-- О
Е	о £•
й	и У О
	s —
	е
Е С	
(рис. 2.6), можно выразить аналитиче-
ски вместимость брутто грузовых трюмов
следующим образом (в предположении
прямостенности или весьма малого разва-
ла бортов в пределах грузовых трюмов):
Кбр = v" Q.+5 AS,(Н-Т),	(2.36)
i=l	t=l
где п — число грузовых трюмов; Q,—
площадь строевой по шпангоутам в пре-
делах между переборками, ограничи-
вающими каждый из грузовых трюмов i,
выражающая объем подводной части
соответствующего грузового трюма; AS;—
площадь грузовой ватерлинии между
теми же переборками.
Первое слагаемое формулы (2.36)
выражает суммарную вместимость под-
водных частей грузовых трюмов, а вто-
рое— суммарную вместимость их над-
водных частей. При значительной седло-
ватости носовой и кормовой оконечностей
судна, захватывающей район грузовых
трюмов, во втором слагаемом вместо Н
берется приведенная высота борта с уче-
том седловатости. Аналогичным путем
могут быть вычислены все другие объе-
мы, входящие в уравнение (2.34).
Чистую вместимость V'c судна в пер-
вом приближении определяют следующим
образом.
С помощью графо-аналитического ме-
тода определяют вместимость грузовых
трюмов 1/бр. Затем, установив по судам-
прототипам коэффициент полезного ис-
пользования грузовых трюмов ko —
== Vc прот/Vgp прот, находят в первом при-
ближении полезную вместимость проек-
тируемого судна Vc = ^oVop, которую со-
поставляют с вместимостью, указанной
в задании. Если значения этих величин
близки друг другу, то можно ограни-
читься первым приближением; в про-
тивном случае следует произвести рас-
чет во втором приближении и т. д. При
этом приходится варьировать значения-
ми х или Н/Т, или значениями х и HI?
одновременно. Как и при расчете Vc
в первом приближении, величина х будет
53
заданной, так как она принимается исходя из требований ходкости
и начальной остойчивости. В силу этого, после выполнения рас-
чета во втором приближении, следует проверить, в какой мере
удовлетворены эти требования. Что касается значений Н и Т,
то при заданной осадке Т отношение Н/Т практически варьируется
за счет изменения Н. Поэтому если требуется уменьшить высоту
борта Н, необходимо проверить, удовлетворяет ли новое значение
высоты борта эксплуатационным требованиям (размещению энер-
гетической установки, жилых и служебных помещений в корпусе
судна и т. п.).
Чистая грузоподъемность грузового судна связана с его чистой
вместимостью соотношением P = Vc/vCo.
В процессе эксплуатации чистая грузоподъемность судна изме-
няется в зависимости от удельного погрузочного веса груза рс или
удельного погрузочного объема vc. При этом под удельным по-
грузочным весом груза подразумевают вес груза в тоннах, прихо-
дящийся на 1 м3 объема грузового трюма нетто, а под удельным
погрузочным объемом — объем грузового трюма нетто в м3, при-
ходящийся на 1 т груза (Для одного рода груза значение удель-
ного погрузочного объема меняется в зависимости от тары, тща-
тельности укладки груза и особенностей набора бортов в трюме.)
При расчете вместимости судна, предназначенного для пере-
возки леса или тарных грузов (контейнеры и т. п.), необходимо
учитывать, что носовой трюм (или носовая часть при наличии
одного трюма) требует большего, чем прочие трюмы, удельного
погрузочного объема из-за неизбежных потерь вместимости, свя-
занных с заострениями корпуса.
Значения удельных погрузочных объемов и весов приводятся
в технической литературе, например в [14].
Сопоставление удельной грузовместимости судна vCq с удельным
погрузочным объемом груза позволяет определить, какой род груза
можно транспортировать на данном судне с использованием
100%-ной грузоподъемности и какой груз с недостаточным или
избыточным ее использованием. На рис. 2.7 нанесены значения
нижнего и верхнего пределов удельного погрузочного объема для
грузов, размещенных в трюме (кривые I, II), и для тарно-штуч-
ных грузов, уложенных на поддоны (кривые III и IV); горизон-
тальными линиями 1—17 нанесены удельные грузовместимости
ряда грузовых судов внутреннего плавания.
Чтобы избежать неполного использования грузоподъемности
судна, часть грузов иногда принимают на палубу. Однако в этом
случае необходимо предварительно рассчитать прочность палуб-
ного перекрытия и внести поправки в расчеты остойчивости, ход-
кости и управляемости в связи с повышением центра тяжести
судна, увеличением площади парусности и воздушного сопротив-
ления, а также изменения положения центра парусности по длине
судна. При наличии опускной рубки необходимо согласовать вы-
соту укладки палубного груза с подмостовыми габаритами.
54
Глава III
УЧЕТ ТРЕБОВАНИЙ ОСТОЙЧИВОСТИ
ПРИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ
§ 16. Уравнение начальной остойчивости
и его анализ
Уравнением начальной остойчивости в общем виде в теории
проектирования судов принято называть формулу
ha = zc + r0—zG.
При наличии теоретического чертежа ее можно использовать
для определения h0, причем значения ординаты центра величины
Zc и поперечного метацентрического радиуса г0 можно найти для
любой осадки по кривым плавучести и начальной остойчивости,
а ординаты центра тяжести zG — по данным расчета весовой на-
грузки судна для основных случаев его эксплуатации. В стадии же
предварительного проектирования, когда теоретический чертеж
и данные по детальной нагрузке судна отсутствуют, Zc и Го опре-
деляют аналитическими методами, a Zg — с помощью статистиче-
ских данных.
Аналитическое определение Zc. Ординату центра
величины zc можно найти как ординату центра тяжести строевой
по ватерлиниям, очертания которой задаются в виде математиче-
ской кривой, наиболее приближающейся к очертанию строевой для
судов проектируемого типа. Так, В. Л. Поздюнин для судов транс-
портного флота предложил принять очертание параболы по урав-
1
(т \ п
— I , где So — площадь грузовой ватерлинии; То —
Т° /
осадка, соответствующая грузовой ватерлинии; 1/п — показатель
степени параболы: 1/n=(1/x) —1, х = б/а — коэффициент вертикаль-
ной полноты. Отсюда	............. .
Т„	-	'
J SdTT
zc = °—----•
pdT
ю
Поскольку — + 1 = —, то
и	%
\SdT = -^.^—- = -	° =х^о.
т1'«	1	1
J	То	+ J -	_|_ 1
о	п	п
и поскольку -^-4-2 = у- + 1, то
55
1 dT = —
1
'г П
О
T n
0
1
n
Отсюда
(3.1)
или, обозначив -----= Ai,
1 +z
' '	,	=	(3.2)
где Ai = fi(x) =f(a, б).
Задаваясь различными значениями ф, получим соответствую-
щие им значения Ai для любого численного значения коэффициента
вертикальной полноты /. Аналогичным образом, задаваясь иными
математическими кривыми для строевой по ватерлинии, А. П. Фан-
дер-Флит получил численные значения Д! = /\(ф) для речных судов,
а Норман и В. Л. Поздюнин — для морских (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Значения коэффициентов вертикальной полноты X
Исследователи	Значения Л(				При ф,	равном		
	1,0	0,95	0,90	0,85	0,80	0,75	0,70	0,65
В. Л. Поздюнин	0,50	0,51	0,53	0,54	0,56	0,57	0,59	0,61
Фан-дер-Флит	0,50	0,52	0,54	0,56	0,58	0,60	0,62	0,63
Норман	0,50	0,52	0,53	0,55	0,57	0,59	0,60	0,62
Аналитическое определение поперечного мета-
центрического радиуса. Определение поперечного мета-
центрического радиуса r0 = /xx/V— при заданном водоизмещении V
сводится к приближенному определению момента инерции пло-
щади грузовой ватерлинии 1ХХ относительно продольной оси, про-
ходящей через ее центр тяжести. Для этого необходимо задаться
формой грузовой ватерлинии в виде параболы (или прогрессики),
наиболее близко отвечающей очертаниям ватерлинии судов внут-
реннего плавания. Примем приближенно Ixx = kLB\ где /? = )(а)
(По Фан-дер-Флиту /? = а2/11,4, по Норману k = 0,008 + 0,0745 а2, по
В. Л. Поздюнину /? = а2/?2/12, где k2 близко к единице). Отсюда
r J** kLB3 _ д
° V &LBT 2 Т ’
(3.3)
где
Л2 = 4=/2(«, б).
О
56
Очевидно, что при одном и том же 6 численные значения А2
будут зависеть от формулы, по которой определяется k.
Подставляя выражения (3.2) и (3.3) в уравнение начальной
остойчивости, получим
02
Ло = Д1^ + ^2“ ZG>	(3.4)
где 4i = fi(a, б) и A2=f2(a, б).
Преобразуем уравнение (3.4) к виду
/г0 =
Mi — + А 2 — j В — zC1--7.B —zG,
где ТВ—характеристика остойчивости формы; X — модуль остой-
чивости формы:
T — Ai-^- + А2— .	(3.5)
D	I
При выбранных значениях At и А2 T=f(B/T). Установим, при
каком значении В/Т модуль остойчивости формы будет иметь
экстремум. Обозначив В/Т = х, получим
Z =	— -j-AoX и Т'= — -^--{-Ас.
х “	X2
Пр„;.'-0	i	^>0.
л	л	у	2	« ТА J
В "1 / А 1	О	I
Следовательно, при — = I/ модуль остойчивости формы
имеет минимум:
Xmin = -4= + А21/^ = 2 /ДМ?.	(3.6)
X 1 А’
Произведенный анализ уравнения начальной остойчивости по-
зволяет сделать следующие выводы.
1.	Величина h0 будет тем больше, чем больше К (и наоборот),
достигая минимума при	 Если В задано, то выбор
наивыгоднейшего с точки зрения остойчивости формы отношения
В/Т сводится к изменению Т, которая может ограничиваться глуби-
ной фарватера.
2.	При проектировании судна по прототипу, когда в задании
требуется повысить начальную остойчивость, необходимо предва-
рительно проверить, насколько удачно выбрано у прототипа отно-
шение В/Т с точки зрения остойчивости формы, т. е. не лежит ли
величина X вблизи минимума.
57
I
3.	Вблизи минимума функция T = f(B/T) изменяется медленно,
но даже незначительное относительное изменение X заметно
влияет на абсолютную величину остойчивости формы АВ.
4.	Величина X сохраняет довольно устойчивое положение для
близких по размерам групп судов различных типов, в силу чего
в первом приближении Л, может быть взято по прототипу (с обяза-
тельным выполнением требований, изложенных в п. 2).
5.	Для судов с чрезмерной начальной остойчивостью метацент-
рическую высоту h0 можно уменьшить, выбрав такое значение В/Т,
при котором X лежит вблизи минимума.
6.	Поскольку величина zG изменяется в достаточно широких
пределах в зависимости от архитектурного типа судна и разме-
щения грузов, к определению центра тяжести судна по высоте
следует относиться с особой осторожностью, по возможности
используя данные кренования судов-прототипов. При этом необхо-
димо вносить поправки, учитывающие различия между характери-
стиками судна-прототипа и требованиями задания на проектиро-
вание судна.
Пример. При проектировании буксира рекомендован прототип, имеющий сле-
дующие характеристики: Л=17,1 м, В = 3,96 м, 7"= 1,38 м, //=1,83 м, 6=0,564,
гг 1 36
а=0,78, .0 = 52,6 т, zG = l,36 м, ц =— = —— = 0,745, zc = 0,84 м, го=О,92 м,
Н 1,83
Ло = О,4О м;	= 0,61; Л2=^- = 0,081; Х = Лх~ +Л,—= 0,61 —-у
Т	В2	В Т 2,87
+ 0,081-2,87 = 0,445. В техническом задании оговорено, что проектируемый буксир
должен иметь повышенную начальную остойчивость по сравнению с буксиром-про-
тотипом.
Минимальное значение модуля
— = 1 f dl = 1 f _°i£L = 2,75,
T у A2 И 0,081
остойчивости формы имеет
причем, согласно формуле
место при
(3.6), Zmin =
= 2]/"л1Л2=2 V0,61-0,081 = 0,444.
Отношение В/7 у прототипа равно 2,87, что весьма близко к В/Г=2,75,
в силу чего X прототипа, равная 0,445, фактически совпадает с Zmin = 0,444. Та-
ким образом, с точки зрения остойчивости формы прототип выбран неудачно.
§ 17. Использование уравнения начальной остойчивости
при предварительном проектировании
Выбор главных размерений. Если значение попереч-
ной метацентрической высоты указано в задании на проектирова-
ние, то при определении главных размерений значение отношения
В/Т должно быть установлено исходя из уравнения начальной
остойчивости. Для этого уравнение (3.4) решаем относительно В:
В = 1/ (/io + zc-ДгТ)-^ -	(3.7)
4- ---- -	У	А 2
41 Если полученное отношение В/Т выходит за- пределы значений,
допустимых для проектируемого типа судна, необходимо выпол-
нить расчеты в последующих приближениях.
58
При известной ширине проектируемого судна В отношение В/Т,
обеспечивающее требуемую начальную остойчивость, можно полу-
чить, решив уравнение (3.4) относительно В/Т. Для этого обозна-
чаем В/Т=х и получаем уравнение
Применение дифференциального метода для
решения уравнения начальной остойчивости. Диф-
ференциальный метод применяется в тех случаях, когда жела-
тельно проанализировать, как изменится йо, если главные разме-
рения проектируемого судна (В и Т) и его коэффициенты полноты
(а и 6) отличны от прототипа, или когда необходимо установить
пределы изменения h0 проектируемого судна при изменении В и Т.
Учитывая (3.4), получим
dh0 — [^-da de] Т + AidT + P^-da dfi] х
0 L да db J	L да db J
X у +	dB—A2 dT—dzG.	(3.8)
Если коэффициенты полноты заданы (Л1=--const и Л2= const),
а варьируются лишь В и Т, то уравнение (3.8) можно переписать
в виде
dh0 = A1dT + ^dB-A2(^dT~ dzG.	(3.9)
Рациональные границы балластировки с целью
повышения начальной остойчивости судна. Иногда
остойчивость судна пытаются повысить с помощью приема твердого
балласта или устройства днищевых и бортовых балластных ци-
стерн для жидкого балласта. Как правило, к этому приходится
прибегать для уменьшения угла крена при скоплении пассажиров
на одном борту, а также при ветре.
В пределах изменения осадки, ожидаемого в результате при-
ема балласта, борта судна можно считать прямостенными. Тогда
метацентрическая высота после приема балласта будет
h06 = h0 + -^\T+^-h0-h6],	(3.10)
D+ pL 2	J
где ha — метацентрическая высота до приема балласта, м; р — вес
принятого балласта, т; D — водоизмещение судна до приема бал-
ласта, т; Т — осадка судна до приема балласта, м; АТ — прираще-
ние осадки за счет приема балласта, м; hG— отстояние центра тя-
жести балласта от основной линии, м. Твердый балласт обычно
располагают в прикильной части судна, поэтому для него можно
считать /i6 = 0. Поскольку вес такого балласта, как показывает
опыт, относительно невелик по сравнению с водоизмещением
сУдна, можно полагать Д7'/2 = 0.
59
ч
Положительное приращение метацентрической высоты за счет
ДТ
приема твердого балласта может быть достигнуто, если ТЧ—-—
—h0—Ло>0, или с учетом сказанного выше Т—h0>0, или T>h0,
т. е. когда балласт принят ниже горизонтальной плоскости А—А,
отстоящей на величину Т—1г0 от основной линии (рис. 3.1, а). Из
того же рисунка следует, что если Т>1г0, то прием балласта
в часть судна, расположенную ниже плоскости А—А, дает поло-
жительный эффект, который тем значительнее, чем ближе центр
тяжести балласта к основной линии. При расположении центра
тяжести балласта на уровне плоскости А—А эффект равен нулю.
При Т<h0 положительный эффект от приема балласта мог бы
иметь место в том случае, если бы твердый балласт был принят
Рис. 3.1. Положение предельной плоскости.
в районе, расположенном ниже основной плоскости (рис. 3.1, б),
что практически невозможно.
При приеме жидкого балласта величинами he, а в отдельных
случаях и ДТ/2 в уравнении (3.10) пренебрегать нельзя. Вследствие
этого условие, необходимое для положительного приращения ме-
тацентрической высоты при приеме жидкого балласта, выразится
неравенством
T+^~ho>h6.	
Следует подчеркнуть, что при приеме балласта некоторое поло-
жительное приращение восстанавливающего момента (в зоне ма-
лых углов крена) будет иметь место не только за счет увеличения
ho, но и за счет возрастания водоизмещения в результате приема
балласта.
На основании сказанного отметим, что при 7’>/i0 прием бал-
ласта всегда положительно влияет на остойчивость. Этот случай
характерен для морских судов, а также для малоостойчивых вин-
товых пассажирских теплоходов пригородных линий на внутрен-
них водных путях. Если T<h0, то прием балласта дает ничтожный
положительный эффект, а иногда даже вреден (например, для
мелкосидящих судов с большими значениями В/Т).
60
Рассмотрим более подробно вопрос об изменении восстанавли-
вающего момента при приеме балласта. Используя уравнение
(3.10) и приняв йб = О и АЕ/2 = 0, восстанавливающий момент судна
Мб после приема твердого балласта можно выразить в виде
M6 = (D + p)k + -^-(T-/lo)10.	(3.11)
I D~p J
Напомним, что восстанавливающий момент до приема балласта
M = Dh0Q.	(3.11а)
Назовем отношение М„/М коэффициентом изменения восста-
навливающего момента при приеме балласта k§. Тогда
/гб = —= fH-—Н1 Н----— I — — й] =
6 М \	D + p\ha Л
где /г01 — относительное приращение восстанавливающего момента
при приеме сухого балласта:
k	= —(3.12)
°- Dh0 bLBTha bLBh0
Таким образом, относительное приращение восстанавливающего
момента прямо пропорционально весу принятого балласта и об-
ратно пропорционально д, L, В и h0.
При приеме водяного балласта, когда и А772т^0, отно-
сительное приращение восстанавливающего момента будет
k =_^(T + — — h6\.	(3.13)
02 Dhn \	' 2	'
Если же АТ/2~0, то
ЙО = -^(Т-Й6).	‘	(3.14)
Для определения требуемого количества балласта произведем
следующий анализ.
Если допустимому по условиям остойчивости углу крена судна
9доп соответствует восстанавливающий момент М, а расчетный
кренящий момент вызывает появление угла крена 9, причем вДОп<
<0, то для получения кренящего момента М + АМ необходимо
приращение восстанавливающего момента, равное (рис. 3.2):
AM = D/i0 (0 —0ДОП).	(3.15)
61
С другой стороны, из условия обеспечения допустимого угла
крена 0доп, согласно уравнениям (3.11) и (3.11а), величина AM за
счет приема твердого балласта должна быть
AM = Мб—М — (D + р) й0 4
(Т — /г0)1 0 — Ойо0доп =
и + Р J
= Р™дои-
(3.16)
Приравняв правые части уравнений (3.15) и (3.16), получим
“ количество твердого балласта, не-
заданной начальной остойчивости,
будет
р = -РМ9-9Доп) 	9 -
D/io(0—0доп) =р7'0доп- Отсюда
обходимое для обеспечения
0
&8оп В
S
^9дОП
Аналогичным образом для
балласта получаем
РЙр (9 бдоп)
9доп
9дОП
(3.17)
жидкого
. (3.18)
tl6 I 9доп
Р = -
Рис. 3.2 Влияние приема балласта Если А7’/2 = 0, ТО
на диаграмму статической остой-	п<, да
чивости.	р = -У-Я° . и ~ ИД°П .	(3.19)
7 йб 9доп
Пример. Для проектируемого пассажирского судна с осадкой Г=1,7 и водо-
измещением D=100 т расчетная начальная метацентрическая высота /го=О,35 м,
а угол крена 9=10°, в то время как по условиям остойчивости 9Доп=8°. Опре-
делить, какое количество жидкого балласта необходимо принять в днищевые
отсеки судна, чтобы обеспечить угол крена 9д(>п = 8°.
Полагая согласно проектным данным ha =0,25 м и пренебрегая изменением
осадки судна в результате приема балласта, т. е. считая А772=0, получим в со-
ответствии (3.19)
Dha 9—9доп 100-0,35	10 — 8	35	2
р =--------. ------а— =------------- .------=------. — = 6,0 т,
Т —йб 9доп 1,7 — 0,25	8	1,45	8
или 6% водоизмещения судна.
Проверка соответствия основных элементов
судна Нормам остойчивости Речного Регистра
РСФСР. Чтобы убедиться в том, что принятые при предваритель-
ном проектировании архитектурно-конструктивные решения и эле-
менты судна соответствуют требованиям Речного Регистра РСФСР
к остойчивости, необходимо произвести ее проверку на больших
углах крена. С этой целью в практике предварительного проекти-
рования судов, до разработки теоретического чертежа, применяют
приближенные методы построения диаграмм остойчивости, разра-
ботанные В. Л. Поздюниным, В. Г. Власовым, Г. Е. Павленко,
А. Б. Знаменским и др. [1; 14; 27], основанные на учете известного
подобия в формах диаграмм остойчивости судов отдельных типов и
свойств кривой плеча остойчивости формы.
62
Анализ показал, что при проектировании пассажирских, буксир-
ных и других судов внутреннего плавания с аналогичной формой
подводной части корпуса следует отдавать предпочтение методу
Власова—Благовещенского.
Согласно этому методу, плечо статической остойчивости определяется по
формуле
Zct = (2с„ — zc„) fi (0) + Ус. J2 (0) + 'Дз (°) + raofi (°) — ° sin 0,	(3.20)
где fi (0) — функции угла наклона судна 0, определяемые по формулам:
А (0) = sin 0--— sin 40 -— (35 sin 20 — 9 sin 60);
8	32
fz (0) —-------- sin 40 H—— (35 sin 20 — 9 sin 60);
8	32
f3 (0) = —sin 40-L (sjn 20 — 3 sin 60);
8	32
ft (0) = -~ s>n 40 H—— (sin 20 — 3 sin 60)
8	32
[численные значения тригонометрических функций Л(0), Б(0), Б(9), /ч(0)> вы’
численные С. Н. Благовещенским для углового промежутка в 10°, приведены
в табл. 3.2];
a sin 0 = (2<j — Zq) sin 0 — плечо остойчивости веса;
гс0, гСао< УСдо — координаты центра величины судна в начальном
положении и при его наклонении на 90°;
Го, г9о—поперечные метацентрические радиусы для судна
в начальном положении и при его наклонении
на 90°.
Для определения z сд0—?Cq и УСдд В. Л. Поздюнин предложил' статистиче-
ские формулы
гс -zCo =0,64 А — 1,03—'j/Zj;	(3.21)
уСж = 0,50 (1 — 0,96 В,	(3.22)
где ffi — приведенная высота борта:
(для речных судов, имеющих незначительный объем непроницаемых частей выше
главной палубы, можно принимать Н\=Н, где Н — расчетная высота борта, м);
V,( — объем непроницаемых частей корпуса выше ватерлинии, расположенной на
уровне верхней палубы у миделя, м3;
Vn —объемное водоизмещение судна при осадке Т=Н, м3;
В — расчетная ширина судна, м.
Для грузовых речных судов не всегда требуется проверка ос-
тойчивости с использованием диаграмм. В необходимых случаях
можно также с достаточной для предварительного проектирования
точностью воспользоваться приведенными выше рекомендациями
Для пассажирских и буксирных судов.
Конкретные рекомендации по определению элементов началь-
ной остойчивости в прямом положении судов различных типов при-
ведены в третьей части книги.
63
Таблица 3.2
Значения тригонометрических функций Д- (0)
е	Г, (0)	5(0)	5 (0)	5(0)
0	0	0	0	0
10	—0,036	0,050	0,151	0,010
20	—0,241	0,337	0,184	0,062
30	—0,556	0,840	0,081	0,135
40	—0,772	1,279	—0,069	0,155
50	—0,513	1,365	—0,155	0,069
60	0,026	1,056 	-0,135	—0,081
70	0,603	0,583	—0,062	—0,184
80	0,935	0,210	—0,010	—0,151
90	1,000	0	0	0
Глава IV
УЧЕТ УСЛОВИЙ ПЛАВАНИЯ СУДНА
И ОСОБЕННОСТЕЙ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ
ПРИ ВЫБОРЕ ГЛАВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
§ 18.	Влияние условий плавания на выбор главных
размерений судна
Ряд особенностей водного пути накладывает определенные ог-
раничения на выбор главных размерений судна.
Ширина и извилистость судового хода должны
учитываться в первую очередь при выборе длины и ширины судна.
На длину судна Алвк и ширину ВГб накладывают ограничения та-
кие элементы судового хода, как радиус закругления R и ширина
Ь. При следовании судна по извилистости представляют интерес
два момента: прохождение судном закругления с минимальным
радиусом кривизны 7?ты и закругления с минимальной шири-
ной &го)п.
По действующим в настоящее время правилам длина одиноч-
ных судов при следовании в обоих направлениях должна быть
в три раза меньше нормируемых радиусов закруглений; длина су-
довых составов, счаленных жестким счалом, должна быть при сле-
довании вниз в 3,5 раза, а при следовании вверх — в два раза
меньше нормируемых радиусов закруглений.
Глубина судового хода оказывает влияние на осадку
судна. Допустимая осадка Т судна внутреннего плавания опреде-
ляется гарантированной глубиною самого мелководного участка
в заданном районе плавания и должна обеспечивать минимальный
зазор (запас воды) АНфтт между днищем судна и ложем фарва-
тера (рис. 4.1). Величина этого зазора зависит от характера грунта
водного пути в пределах гарантированного судового хода (песча-
ный, глинистый, каменистый), от рода перевозного груза (сухой,
жидкий, взрывоопасный и т. п.), от типа судна (самоходное, бук-
64
сируемое), от типа шлюза (табл. 4.1 и 4.2). При ограниченной глу-
бине судового хода минимальный допустимый зазор АЯфтш необ-
ходимо выбирать с учетом динамического дифферента.
В задании на проектирование судна целесообразно указывать
расчетную (гарантийную) осадку Т, максимальную осадку Ттах и
осадку порожнего судна То (рис. 4.2). При этом расчетная осадка
должна соответствовать среднему многолетнему меженному (т. е.
после спада высоких весенних вод) горизонту водного пути.
Рис. 4.1. Зазор между днищем судна и ложем судового хода.
Обозначив через Яфтш гарантийную глубину судового хода
в меженный период, будем иметь следующее условие для опреде-
ления расчетной осадки проектируемого судна:
Т'^Нфтт Aimin’	(4-0
Расчетная осадка Т является одной из основных характеристик,
которая принимается во внимание при определении размеров свя-
Рис. 4.2. Изменение горизонта водного пути и осадка судна.
1 — горизонт высоких вод; 2 — нормальный меженный горизонт; 3 — низкий ме-
женный горизонт.
зей корпуса по Правилам постройки судов внутреннего плавания
Речного Регистра РСФСР. Осадка 7’шах позволяет максимально
использовать грузоподъемность судна в период высоких вод. Ус-
ловие для определения максимальной осадки имеет вид
Т’тах <Яф!Пах-АЯфп](П(	(4.2)
где //фШах — средняя многолетняя глубина судового хода в период
высоких вод.
Плавание судна при осадке Ттах допускается лишь при усло-
вии, что будет выполнен дополнительный проверочный расчет проч-
ности, высоты надводного борта и остойчивости.
Осадка порожнего судна То учитывает возможность плавания
сУДна без груза и пассажиров с суточными запасами в верхние
65
Таблица 4.1
Тип шлюза
Дере-
вянный
Каменный
и железо-
бетонный
Таблица 4.2
Зависимость Д//ф min
от типа шлюза
Св. 1,0	15
До 2,5	25
Св. 2,5	40
мелководные участки рек или в пункты зимнего отстоя на приточ-
ных реках. Она должна удовлетворять условию
Т’оtnin АЯф т;п,	(4-3)
где Яфо min— гарантийная глубина при низком меженном гори-
зонте, соответствующем среднему многолетнему наименьшему воз-
вышению горизонта воды над дном водного пути в меженный
период.
Габариты мостов накладывают жесткие ограничения на
выбор габаритной высоты и ширины судна. Если мост имеет раз-
водную часть, то габаритную высоту судна не ограничивают (за
исключением судов местных линий, проходящих под мостами не-
сколько раз в сутки). Чтобы сократить габаритную высоту судов
местных линий, их мачту часто делают откидной. У этих судов
верхняя габаритная кромка проходит на уровне несъемных дета-
лей, расположенных на крыше рулевой рубки. В ряде случаев
приходится устраивать на судах спускные перемещающиеся в вер-
тикальном направлении рулевые рубки.
Условие прохождения судна под мостом определяется зависи-
мостью (рис. 4.3)
Ям-Нф=(Ягб-Г)+АЯгб,	(4.4)
где Ям — отстояние нижней кромки фермы моста от ложа судо-
вого хода; Яф — глубина судового хода под мостом; Т — осадка
судна; Ягб — габаритная высота судна; АЯгд— минимальный до-
пустимый зазор между нижней кромкой фермы моста и верхней
кромкой надводного габарита судна: АЯГб=-у-+0,1; hw— макси-
66
мальная высота волн в районе моста (если судно имеет ограниче-
ния по погоде, то высота волны берется в пределах этих огра-
ничений) .
Зависимость (4.4) можно применить к любому состоянию на-
грузки судна и положению горизонта воды.
При прохождении под мостами судно должно удовлетворять
двум предельным соотношениям между его осадкой и положением
горизонта воды: условию прохождения порожнего судна при нор-
мальном меженном горизонте
Нм — ^ф1 —(Ягб — Г0)-[-ДЯгб	(4.5)
(где Яф1 — глубина судового хода под мостом при нормальном
меженном горизонте) и условию прохождения судна, груженного
до максимальной осадки Ттахпри
горизонте высоких вод,
Ны Нф tnax — (Нгб ^niax) “I-
(4-6)
Оба приведенных условия яв-
ляются лимитирующими. Все ос-
тальные варианты в проверке не
нуждаются, за исключением про-
хождения порожнего судна при
горизонте высоких вод. В ЭТОМ Рис. 4.3. Схема прохождения судна
случае прибегают к балласти-	пОд мостом-
ровке судна и доводят запас топ-
лива до минимума (вместо положенного суточного запаса).
Габаритную высоту судна лимитируют также требования пра-
вил в отношении прохода судов под проводами высокого напря-
жения, телеграфными и телефонными линиями. В этом случае не-
обходимо, чтобы зазор между проводами высокого напряжения и
габаритной высотой судна при наивысшем горизонте вод состав-
лял от 2 до 6 м (в зависимости от величины напряжения), а для
телеграфных и телефонных линий — не менее 1 м.
Габаритная ширина судна определяется расстоянием между
мостовыми устоями в месте прохождения судна из условия
ВгбСВм-2АВм,	(4.7)
где ВГб — габаритная ширина судна на уровне палубы (обычно
она совпадает с шириной судна с обносами, а при отсутствии по-
следних равна ширине корпуса на уровне палубы Вл плюс двой-
ная ширина привального бруса Бпр, т. е. ВГб = Вп + 2Бпр; Вм — про-
лет между внутренними кромками (гранями) мостовых устоев при
низком меженном горизонте; АВМ— минимальный (допустимый)
зазор с каждого борта между габаритной шириной судна и мосто-
вь1ми устоями, обеспечивающий безаварийное прохождение судна
ПоД .мостом. Он может быть приближенно принят таким же, как
при прохождении судна через шлюзы.
67
Размеры шлюзов также необходимо учитывать при вы-
боре габаритной длины и ширины судна. Одиночные суда и грузо-
вые составы должны вписываться в габарит шлюза при условии,
что в шлюзе могут одновременно находиться несколько судов
в различных сочетаниях с наибольшим его заполнением. Это усло-
вие следует принимать во внимание при проектировании новых ти-
пов судов или модернизации существующих.
Согласно требованиям правил, минимальные зазоры между
корпусом судна (состава) и стенкой шлюза с каждого борта дол-
жны быть равны 0,2 м при ширине шлюза до 10 м, 0,4 м при ши-
рине шлюза до 18 м и 0,5 м при ширине свыше 18 м.
Длина одиночных судов или составов при прохождении шлю-
зов должна быть меньше полезной длины их камер в шлюзах дли-
ной до 50 м на 1 м; от 51 до 100 м на 2 м; от 101 до 150 м на 4 м;
от 151 до 210 и на 6 м, а при длине свыше 210 м — на 10 м.
Габариты каналов также оказывают влияние на ширину
судов. При двухпутном движении сумма расстояний между бор-
тами расходящихся судов или составов и зазоров между судами
и откосами каналов должна составлять 0,3 совокупной ширины
расходящихся судов и составов (на уровне днища); при однопут-
ном пути эта сумма равна 0,5.
§ 19.	Влияние механизации
погрузочно-разгрузочных работ на выбор
архитектурно-конструктивного типа судна
Высокая механизация погрузочно-разгрузочных работ оказы-
вает определенное влияние на архитектурный тип судна и кон-
струкцию его корпуса, которые должны обеспечить свободное вер-
тикальное перемещение груза из трюма и в трюм (вертикальная
проницаемость грузовых трюмов), продольное и поперечное пере-
мещение груза в трюме (продольная и поперечная проницаемость).
Количественными показателями проницаемости грузовых трюмов,
наряду с их габаритными характеристиками, ограничивающими
или стесняющими грузовые операции, могут служить коэффициенты
проницаемости.
Коэффициентом вертикальной проницаемости
грузового трюма kK называют отношение суммарной пло-
щади грузовых люков, приходящихся- на один трюм, к горизон-
тальной площади брутто грузового трюма на уровне елани.
Коэффициентом поперечной проницаемости
грузовых трюмов Лпп называют отношение площади конструктив-
ных просветов продольного сечения трюма к площади того же се-
чения брутто. Если по циклу грузовых операций необходима по-
перечная подача грузов с борта на борт или от борта до диамет-
ральной плоскости, то лимитирующим является коэффициент по
продольному сечению грузового трюма, наиболее стесненному кон-
структивными связями.
68
Коэффициентом продольной проницаемости
грузовых трюмов /гПр называется отношение суммарной площади
конструктивных просветов поперечного сечения трюма к площади
того же сечения брутто, причем коэффициент вычисляется для се-
чения, у которого этот коэффициент будет наименьшим.
Самые высокие коэффициенты проницаемости свойственны су-
дам коробчатого типа с двойными бортами и двойным днищем,
у которых отсутствуют поперечные переборки, т. е. они имеют
один трюм с гладкими стенками и днищем и один грузовой люк.
При вертикальных внутренних бортах и наличии поперечных пе-
реборок площадь такого люка равна площади трюма на уровне
елани, т. е. /?в = 1, а при наклонных внутренних бортах и наличии
переборок /гв= 1,14-1,2. Коэффициенты продольной и поперечной
проницаемости в обоих случаях равны единице. Вопрос о коэффи-
циентах проницаемости отпадает для судов-площадок, принимаю-
щих грузы только на палубу. Для них допускаются любые реше-
ния в отношении конструкции корпуса.
Таким образом, суда коробчатого типа и суда-площадки удо-
влетворяют всем основным требованиям механизации грузовых
работ.
При проектировании грузового судна необходимо помнить, что
режим проведения грузовых операций (способ, цикл и последова-
тельность) оказывает влияние на прочность корпуса, поэтому он
должен регламентироваться специальными инструкциями.
§ 20.	Влияние условий плавания на ходкость,
остойчивость и прочность судна
В настоящее время условия плавания судов на внутренних вод-
ных путях Советского Союза чрезвычайно разнообразны: малые
реки, верхние, средние и нижние плесы больших рек и притоки;
каналы, водохранилища, озера (малые и большие), прибрежные
морские воды.
При таком разнообразии водных путей в широких пределах из-
меняются глубина судового хода, скорость течения, ветровой и
волновой режимы. Все это оказывает влияние на эксплуатацион-
ные качества судна и предъявляет ряд специальных требований,
которые должны быть учтены при проектировании судна. Так, при
анализе ходкости судов классов Ь, М и смешанного плавания не-
обходимо учитывать влияние скорости течения, мелководья, ветра,
волнения.
Правильный выбор скорости течения играет немаловажную
Роль при определении мощности главных двигателей проектируе-
мого судна. Гидрометрическими наблюдениями установлено, что
Для каждого сечения водного потока, перпендикулярного его пре-
дельной оси, характерен свой закон распределения скорости, ко-
торый существенно меняется при переходе от глубоких участков
(плесов) к мелководным (перекатам). Распределение скоростей те-
чения водного потока в каждом заданном сечении неравномерно:
69
оно изменяется по ширине и по высоте, при этом линия наиболь-
ших скоростей, или динамическая ось потока, стремится распо-
ложиться по линии наибольших глубин (стрежню реки).
В реальных условиях эксплуатации судоводители часто отсту-
пают от теоретической линии судового хода: при движении вверх
используют тиховоды, а при движении вниз — стрежень, чтобы
выиграть в скорости судна или грузового состава. Кроме того,
средние теоретические скорости течения, вычисленные для дан-
ного плеса или переката путем деления секундного расхода воды
через определенное сечение на площадь этого сечения, нельзя при-
нимать в качестве расчетных эксплуатационных скоростей течения.
Эксплуатационную скорость течения vs можно определить, лишь
изучив особенности движения судов в реальных условиях плава-
ния на данном участке. Ее среднее значение будет
где — скорость судна по течению; vz — скорость против течения.
Скорость судна относительно тихой воды v равна среднеариф-
метическому скоростей Ui и t»?:
Скорость судна (м/с) по течению и против течения будет соот-
ветственно
Ар-1000, = 0 278_£р_ ;	(4.10)
/г3600	tt
у2 = ЛР 1221 =0,278-^-,	(4.11)
/2-Зб00	/2
где ti — время чистого хода судна за данный рейс по течению, ч;
/г — то же против течения; Лр — длина пробега судна за рейс
в одну сторону, км.
Подставив (4.10) и (4.11) в (4.9), получим
и = 0,139£р ('^±11'1 .	(4.12)
При определении сопротивления воды движению судна внут-
реннего плавания скорость судна относительно тихой воды следует
определять по выражению (4.12). Если в распоряжении проекти-
ровщика нет данных для определения и по формуле (4.12), то со-
противление рассчитывают исходя из теоретической скорости те-
чения.
Изучая влияние условий плавания на ходкость судна, необхо-
димо учитывать наличие на речных путях плесов и перекатов, т. е.
изменение отношения глубины судового хода Нф к осадке судна Т
на протяжении рейса. Если отношение Нф/Т^Ь, то проверку влия-
ния мелководья на сопротивление воды можно не производить;
в остальных случаях проверка обязательна.
70
I
ИР При наличии мелководных участков необходимо выполнить до-
полнительный расчет сопротивления воды движению судна. Цель
такого расчета — установить, с какой скоростью относительно бе-
рега судно может преодолеть перекат и на сколько должна быть
повышена мощность энергетической установки (рассчитанной ис-
ходя из скорости судна на плесах при ходе против течения), чтобы
судно могло пройти перекат против течения при заданной скоро-
сти хода.
При расчете ходкости судна необходимо также учитывать воз-
душное сопротивление, которое существенно влияет на скорость
судна на прямых участках судового хода, когда господствующее
направление ветра совпадает с осью судового хода. Наконец, сле-
дует иметь в виду, что Правила плавания по внутренним водным
путям РСФСР регламентируют скорость движения судов по кана-
лам. Так, скорость движения самоходных грузовых судов и соста-
вов грузоподъемностью свыше 300 т по каналу имени Москвы ог-
раничивается 10 км/ч.
Учет влияния условий плавания на остойчивость судна прежде
всего сводится к проверке остойчивости на динамически прило-
женное давление ветра. Расчетный кренящий момент от действия
ветра сопоставляют с предельно допустимым для проектируемого
судна моментом при динамических наклонениях. Такая проверка
необходима для подтверждения выполнения требований Норм
остойчивости судов внутреннего плавания Речного Регистра
РСФСР. Расчетные значения динамического давления ветра ре-
гламентируются нормами в зависимости от разряда бассейна (М,
О, Р и Л).
Необходимо также принимать во внимание характеристики
волн в рассматриваемом районе плавания: соотношение между
их периодом и периодом собственных колебаний судна влияет на
расчетные амплитуды бортовой качки, значения которых согласно
тем же нормам учитываются при определении предельно допусти-
мого момента.
К числу факторов, влияющих на общую и местную прочность
корпуса судов внутреннего плавания, относятся: характер внешних
сил, действующих на корпус судна и зависящих от района, усло-
вий плавания и эксплуатации судна; волновой режим акватории,
для которой предназначено судно, ледовые условия плавания; осо-
бенности ложа фарватера; режим и особенности погрузочно-раз-
грузочных работ; характер распределения груза по длине и ши-
рине трюма и палубы; соотношения главных размерений судна
L/Н и В/Н, а также ряд факторов технологического, эксплуата-
ционного и экономического характера.
При переходе судна со спокойной воды на взволнованную из-
меняется распределение сил поддержания по длине и ширине
судна, в результате чего появляются дополнительные перерезываю-
щие силы, изгибающие и скручивающие моменты, а также изме-
няется местная нагрузка на наружную обшивку и набор корпуса.
Прочность корпуса регламентируется соответствующими нор-
71
мами Правил Речного Регистра РСФСР, согласно которым все
суда внутреннего плавания подразделяются в соответствии с раз-
рядами плавания на четыре класса (М, О, Р и Л), причем район
плавания судов каждого класса детально оговаривается *.
Расчетные характеристики волн (высота и длина) для судов
классов М, О и Р соответственно 3X40, 2X20 и 1,2X12 м. Для су-
дов класса Л волнение не учитывается. При расчетах прочности
скоростных судов следует учитывать удары волн в носовую око-
нечность (включая класс Л).
Методика нормирования прочности корпуса, предусмотренная
Правилами Речного Регистра РСФСР (расчетный метод и метод
«набора» по таблицам и формулам), базируется на регламентации
размеров расчетных волн для судов каждого класса.
Плавание в ледовых условиях предъявляет особые требования
к местной прочности корпуса судна. К числу наиболее характер-
ных режимов плавания во льдах, которые регламентируют ледо-
вые нагрузки на корпус, относятся: самостоятельное движение
в сплошном ледяном покрове при различной толщине льда и ско-
рости; движение в канале за ледоколом в мелкобитом льду и сжа-
тие корпуса судна при подвижках льда. Повышенные требования
к местной прочности днищевого перекрытия предъявляются также
при плавании по каменистому мелководному фарватеру.
Прочность корпуса должна быть достаточной, чтобы обеспечить
погрузку и разгрузку судна одной перегрузочной машиной за один
проход от кормы к носу или от носа к корме (за исключением су-
дов класса Л); либо одновременно несколькими машинами из
расчета одна машина на 15—20 м длины трюма (или на каждый
трюм). Толщину двойного дна трюмных судов и толщину палубы
судов-площадок следует проверять на удары при грейферных опе-
рациях. Местная прочность корпуса должна быть проверена на
указанные в инструкции нагрузки: равномерно распределенные (от
массового груза), сосредоточенные (от грузов-тяжеловесов) и под-
вижные (от колес перегрузочных машин). Особо учитываются
также оговоренные в инструкции возможности производства грузо-
вых операций с неравномерным размещением груза в трюме и на
грузовых палубах. В процессе грузовых операций изменение внеш-
ней нагрузки на корпус происходит сравнительно медленно, а знак
нагрузки практически не изменяется. Режим грузовых операций
поддается регламентированию, поэтому всегда имеется возмож-
ность принять своевременные меры по устранению нежелательных
перегрузок и связанных с ними опасных для судна деформаций
(в частности, почти полностью устранить деформацию скручи-
вания) .
Необходимо подчеркнуть, что требования в отношении простоты
отдельных узлов и конструкции корпуса судна в целом, в отноше-
нии технологичности их изготовления и прочности, а также воз-
1 Для судов внутреннего плавания, входящих в прибрежные морские рай-
оны, должны применяться специальные правила. — Прим. ред.
72
можности широкого применения механизации и автоматизации ра-
бочих процессов не всегда согласуются между собой. На это
должно быть обращено особое внимание при проектировании
(в качестве примера можно напомнить дискуссию о бескничных
конструкциях и сопряжениях продольных балок с полотнищами
рамных балок при продольной системе днищевого и палубного пе-
рекрытий). Сказанное в равной мере можно отнести к требова-
ниям, касающимся приспособленности судна к перевозке груза
и создания максимальных удобств для погрузки и выгрузки, в част-
ности, требования в отношении беспиллерсных палубных перекры-
тий на трюмных судах, отказ от поперечных переборок и усиленных
рамных бимсов в пределах грузовых люков на судах коробчатого
типа, применение однородного бортового набора (без рамных
шпангоутов) на грузовых судах с ординарными бортами; требова-
ния, касающиеся удобства размещения кают в корпусе пассажир-
ского судна и т. п.
При всем этом требование экономичности конструкций обязы-
вает всемерно уменьшать вес корпуса, что положительно скажется
на строительной стоимости судна и при заданной грузоподъемности
позволит уменьшить осадку (это особенно важно для некоторых
типов судов внутреннего плавания), а при сохранении осадки —
увеличить грузоподъемность.
§ 21. Учет навигационных	-	'
и эксплуатационных качеств судна
при выборе главных размерений
При выборе главных размерений судна, их соотношений и ко-
эффициентов полноты корпуса проектировщик должен учитывать
влияние этих характеристик на важнейшие эксплуатационные и мо-
реходные качества судна.
Предварительно отметим, что попытки использовать опыт про-
ектирования морских судов, например, работу [5], оправданы
только в тех случаях, когда проектируемые суда внутреннего пла-
вания по своим главным элементам близки к морским судам.
В основном это суда смешанного и прибрежного морского плава-
ния, некоторые суда классов М и О, винтовые буксиры и некото-
рые другие.
Длина судна L при заданном водоизмещении судна опре-
деляет его относительную длину l = Lfj V. Таким образом, чем
больше L, тем более заостренную форму можно придать судну
и тем меньше будет его остаточное сопротивление rn = R0/D. Вместе
с тем известно, что с увеличением относительной длины 1 увеличи-
вается смоченная поверхность корпуса, т. е. возрастает сопротив-
ление трения. Задача проектировщика — выбрать для судна такое
значение L, при которой полное сопротивление будет минималь-
ным. Рекомендации по установлению в первых приближениях зна-
чений I и коэффициента продольной полноты ср для различных
чисел Фруда даются в [5; 27; 44].
73
Опыт строительства отечественных судов внутреннего плавания
показал, что значения I, определяемые по рис. 4.4 [5], примерно
соответствуют фактическим. Однако должной согласованности
между значениями Ти <р при этом не наблюдается. Это объясняется
не только тем, что графики построены для морских судов, но
и неучетом ряда эксплуатационных требований, влияющих на
выбор L. Сказанное иллюстрируется данными табл. 4.3. Значения I,
полученные с помощью рис. 4.4, должны быть уточнены на основа-
нии данных, приведенных в третьей части книги для судов соответ-
ствующего типа, а значения <р
могут быть рекомендованы для
непосредственного использова-
ния. Напомним, что нельзя вы-
бирать длину судна исходя
лишь из условия обеспечения
минимального сопротивления:
длина судна L влияет также на
его управляемость, вес корпуса,
эксплуатационные удобства,
стоимость постройки и т. п.
Относительные длины ти-
повых судов внутреннего пла-
вания приведены в табл. 4.4.
Отношение L/В влияет
на ходкость, устойчивость на
курсе и поворотливость судна,
а также на его продольную
прочность и эксплуатационные
удобства. Значения L/В для
основных типов и классов оте-
Рис. 4.4. Рекомендуемые значения от-
носительной длины п коэффициента
продольной полноты.
1 — зона неблагоприятных скоростей; 2 — зо-
на благоприятных скоростей.
чественных судов внутреннего плавания приведены в табл. 4.5. При
отсутствии цилиндрической вставки значение этого отношения мо-
жет служить характеристикой заострения корпуса по длине.
Влияние отношения L/В на относительную длину судна видно
из выражения
7 - Г2_ в /'-LYT1
~ [ 6 т \ в / J ’ -
(4.13)
откуда также следует,'что при заданных величинах б, В/Т и /
Т = 1/«-Г-	<4-14)
Из эмпирических формул [17] видно, что с увеличением L/В оста-
точное сопротивление уменьшается.
В процессе предварительного проектирования расчеты измене-
ния устойчивости судна на курсе и поворотливости при изменении
L/В не производятся ввиду их сложности. Эти факторы учиты-
ваются на основании данных натурных и модельных испытаний.
Таблица 4.3
Значения / и ?
та 2 о 2 О Сн X с	Типы судов	Класс Реч- ного Регист- ра РСФСР	Fr	Рекомендуемые значения 15]		Фактические значения	
				ф	1	<Р	1
20	Грузопасса- жирские	О	0,214	0,72—0,77	5,75—5,25	0,712	8,7
588	То же	О	0,23	0,62—0,68	6,1-5,5	0,663	7,75
331А	Пассажирские	р	0,26	0,59—0,66	6,3—5,6	0,77	8,2
554	То же	р	0,34	0,55—0,60	7,95—6,7	0,695	6,7
507	Сухогрузные	О	0,16	0,8—0,85	5,5—5,26	0,855	7,1
791	То же	м	0,158	0,8—0,85	5,5—5,26	0,82	7,4
2036	» »	р	0,183	0,76—0,82	5,6—5,2	0,822	7,5
Таблица 4.4
Тип судов	Значения 1 для судов классов			
	Л	р	0	м
Грузопассажирские	7,0—8,8	6,6	7,1—9,1		
Сухогрузные	5,3-6,6	6,4-7,5	6,2—7,2	6,2—7,2
Танкеры	5,7—6,3	6,1—7,1	6,5—6,8	6,3—6, 9
Толкачи	—	4,0—5,8	4,7—6,1	—
Влияние изменения L/В на продольную прочность корпуса при
заданных D, Н и д обусловлено в основном тем, что одновременно
изменяется и L/Н. При относительно низком значении L/Н (напри-
мер, у буксиров-толкачей £.///=104-13) изменение LjB влияет на
общую продольную прочность незначительно; при больших значе-
ниях LfH (например, у танкеров L]H достигает 26,0, а в отдельных
случаях 34,0) увеличение L/В сказывается отрицательно на общей
продольной прочности судна.
С точки зрения эксплуатационных удобств увеличение LIB (при
^ = const) благоприятно для пассажирских судов с жилыми поме-
щениями в корпусе (за счет увеличения L при соответствующем
Уменьшении В), а также для грузовых судов, имеющих грузовые
мачты со стрелами (за счет уменьшения В при A = const). Послед-
нее может быть проиллюстрировано следующим примером. Сопо-
ставим два грузовых судна, у которых при одинаковом водоизме-
щении Li/Вi>L?JB?., причем Li = L2, a Bi<B2 (рис. 4.5). Одинаковый
полезный вылет стрел за борт S! = s2 может быть достигнут при
заданных значениях длины стрел /, их угла наклона 0 и длины гру-
зовых люков 1.-1 лишь за счет большего угла поворота стрелы на
втором судне, т. е. а2>аь Если ai = a2, то одинаковый вылет стрел
75
Таблица 4,5
Основные геометрические характеристики типовых судов
	Типы судов	Класс	Соотношения главных размерений					Коэффициенты полноты		
			L/R	В/Т	Н/Т	L/H	В/Н	6	6	а
	Пассажирские и грузопасса- жирские	л	До 6,8-	6,8—10,3 До 13,33	1,9—2,9 До 4,33	16,4—18,5 25,3—28,23	—	0,54—0,68 0,74—0,803	0,85—0,99	0,83—0,87
		р	5,4—5,8	4,0—7,5	1,6—2,0	17,7—22,0	2,7—3,7	0,54—0,74	0,78—0,97	0,73—0,86
				До 11,63	До 3,5s			До 0,405		-
					До 4,33					
		0	7,1-9,4	4,0—6,8	1,7—2,3	16,3—24,6	2,4—3,1	0,46—0,78	0,81—0,995	0,73—0,86
			До 5,95			До 11,7е	До 2,05			
		М’	—	4,0—6,8	—	—	—		——	—
	Сухогрузные	л	6,2—7,3	5,8—9,9“	•—	14,4—21,43	3,7—4,7	0,79—0,85	От 0,98	0,88—0,92
	-• - ;		4,3—4,83							
		р	6,1—7,3	5,1-7,3	1,6—2,2	17,8—23,2	2,6—3,2	0,81—0,85	От 0,99	0,84—0,89
ай—		к	5,4—5,83			24,8—27,53	3,7—4,73	До 0,76°		До 0,91
		0	6,7—8,2	4,6—6,7	1,5—1,7	18,8—25,8	2,5—3,3	1 0,77—0,86	От 0,995	0,87—0,93
			5,3—6,4е	До 8,8е	До 1,3е	28,6—31,8е	До 3,8s			
		м1	6,5—8,5	3,4—5,7	1,7—2,0	16,7—20,0	2,4—3,1	0,76—0,82	От 0,99	0,82—0,89
					До 2,3’		До 3,3s			
	Танкеры	л	4,4—5,03	До 8,03	До 1,73	До 20,43	—	0,81—0,84	От 0,99	0,89—0,93
		р	5,2—6,8	6,3—7,0	1,3—1,9	19,5—34,0	4,7—5,0	0,81—0,84	От 0,99	0,89—0,93
		О	6,7—8,2	3,7—5,2	1,2—1,7	22,2—25,8	2,7—3,8	0,80—0,87	От 0,92	0,88—0,92
		М’	7,2—7,8	4,0—4,7	1,2—1,6	20,9—26,0	—	0,79—0,85	От 0,99	0,86—0,90
	Буксиры, толкачи	р	3,7—4,5	4,1—6,5	1,6—1,9	12,3—16,2	3,6—4,0 2,7—2,83	0,53—0,60	0,82—0,99	0,76—0,92
		О	3,7—4,7	3,7—4,4	1,4-1,7	11,0—12,0	2,5—2,6	0,51—0,67	0,85—0,995	0,78—0,91
1 Включая суда морского прибрежного плавания.
2 Суда для мелководных рек.	---
Мелкосидящие суда с водометными движителями.
4 Верхний предел значений В/Т дл$1 мелкосидящих судов с водометными движителями.
5 Малотоннажные суда.
Суда-площадки.
- Хлопковозы.
а Отдельные суда.
9 Быстроходные суда.
будет лишь при увеличении длины стрелы второго судна до 1'=1+
+ А/, где
А/ sin 0 = OOi sin (90°—ах) = 00r cos аг.
С увеличением длины стрелы увеличится вес грузового устрой-
ства; сжимающее усилие /?ст возрастет, так как оно является функ-
Рис. 4.5. Связь между шириной судна и геометрическими харак-
теристиками грузовых стрел.
цией отношения длины стрелы I к возвышению йтн точки подвеса
топенанта над ее шпором (рис. 4.6):
7?ст=	+ —М ,
Un. ПГМ
где РСт — грузоподъемность стрелы, т; т]т — суммарный к. п. д.
лей; п — число блоков в талях.
та-
Рис. 4.6. К расчету сжима-
ющего УСИЛИЯ Rcy-
Рис. 4.7. Относительный вылет стре-
лы крана при постоянном угле на-
клона 0.
Кроме того, чтобы сохранить одинаковые условия для нормаль-
ного обслуживания грузового трюма в пределах 2/3 длины люка,
потребуется переместить мачту (колонну) от поперечного комингса
78
дюка на расстояние, равное 00г
ОЕ
sin Я;
, что приведет к некоторой
потере полезной длины палубы. Если вместо удлинения грузовой
стрелы установить две грузовые колонны со стрелами, сместив их
от диаметральной плоскости к бортам, то вес и стоимость грузо-
вого устройства еще более возрас-
тет.
В тех случаях, когда судно об-
служивается береговыми кранами
(рис. 4.7), при постоянном угле на-
клона крана 0 полезный вылет стре-
лы s будет меньше при обслужива-
нии второго судна (или при пере-
менных углах наклона угол накло-
нения будет больше при обслужи-
вании второго судна).
Рис. 4.8. Каюта с поперечным располо-
жением коек друг против друга.
/— борт; 2— стенка; 3— коридор.
Рис. 4.9. Каюта с поперечным
расположением коек одна за
другой.
1 — борт; 2— стенка; 3 — коридор.
Положительное влияние увеличения L/В на внутреннюю пла-
нировку пассажирских судов (при наличии пассажирских или жи-
лых помещений в корпусе) иллюстрируют рис. 4.8—4.10.
При поперечном расположении коек друг против друга и ши-
рине коридора 900 мм (санитарный минимум) габаритная ширина
79
7
Рис. 4.10, Каюта с поперечным распо-
ложением коек друг против друга
с креслами у борта.
/ — борт; 2 — стенка; 3 — коридор.
каюты на уровне коек (рис. 4.8) составляет 2250 мм. Поэтому при
уменьшении LIB (за счет уменьшения L) потеря каждых 2250 мм
приводит к потере двух двухместных кают. Если койки располо-
жены одна за другою (рис. 4.9), то габаритная ширина каюты
уменьшается до 1550 мм, т. е. в 1,45 раза по сравнению с преды-
дущим случаем. Однако такое расположение кают менее удобно;
минимальная ширина судна при наличии кают обычного типа
(рис. 4.8) должна быть не
менее 5800 мм, а при нали-
чии кают типа, показанного
на рис. 4.9, не менее
10 380 мм. Если за счет
уменьшения L/В ширину
судна довести до 6700 мм,
то это позволит установить
в каютах два кресла у на-
ружной стенки (рис. 4.10).
При промежуточных зна-
чениях (5800	мм<8<
<10380 мм и 6700 мм <
<В< 10380мм) ширина суд-
на может быть полезно ис-
пользована лишь при нали-
чии типов кают, представ-
ленных на рис. 4.9 и 4.10.
В этом случае устраивают
два коридора, между кото-
рыми располагают служеб-
ные помещения.
Длина четырехместных
кают с двухъярусными коп-
ками увеличивается на
390 мм (ширина добавоч-
ных шкафов) по сравнению
с длиной обычных двухмест-
ных кают (рис. 4.8), чему
при сохранении минималь-
ной ширины коридора
900 мм соответствует ширина корпуса 8 = 7480 мм (при двух кори-
дорах и наличии между ними служебных помещений .8 = 9580 мм)1.
Отношение В/Т влияет на сопротивление воды, начальную
остойчивость и управляемость судна. Значения ВЦ для основных
типов судов внутреннего плавания приведены в табл. 4.5.
Если при заданном водоизмещении с увеличением В/Т значе-
ние I сохраняется постоянным, то остаточное сопротивление Ro
возрастает из-за увеличения б или уменьшения L/В [см. формулу
1 Все рассмотренные случаи относятся к ширине корпуса судна (на уровне
ннжних коек), не ограниченной носовым и кормовым заострениями.
80

(4.13)}. При этом возрастает смоченная поверхность, а следова-
тельно, и сопротивление трения Rt. Известные графики Кари [17,
45] для определения оптимального значения В/Т, обеспечивающего
минимальную смоченную поверхность, построены для В/Т=2^-3,
поэтому они практически не применимы для судов внутреннего
плавания. При неизменных значениях D, б и L/В увеличение В/Т
приводит к уменьшению Ro за счет увеличения I; при этом число
фруда уменьшается. В самом деле, для соблюдения указанных
выше условий о = 6—В2Т = const, где 6== idem и L/B = idem, при
В
увеличении В/Т возможны следующие допущения. Предположим,
что В/Т растет за счет уменьшения Т при неизменном В. Тогда при
V=const должно расти 6 или L/В, что невозможно по исходным
условиям. Следовательно, при уменьшении Т увеличиваются В и L,
поскольку L/B = const, в результате чего число Фруда уменьшается.
Допустим теперь, что отношение В/Т растет лишь за счет увели-
чения L. Необходимость соблюдения исходных условий приведет
к тому, что с ростом В уменьшится Т и одновременно увели-
чится L. Следовательно, и в этом случае число Фруда (Fr)
уменьшится.
Экспериментальные исследования С. П. Мурагина показали, что
при постоянных L и D увеличение В/Т от 2,25 до 14 влечет за собой
рост сопротивления трения. Это обстоятельство имеет существен-
ное значение для тихоходных судов. Однако если изменение В/Т
не выходит за пределы значений, нормальных для данного типа
судна, то влияние этих изменений на сопротивление воды относи-
тельно невелико.
Влияние В/Т на начальную остойчивость наглядно характе-
ризуется уравнением (3.4), из которого следует, что Л0=[Л1 +
+AZ(B/T)Z]T— zG (подробный анализ этого вопроса дан в главе IX).
Наконец, как показывают модельные испытания и плавание судов
в натурных условиях, с уменьшением В/Т повышается устойчивость
судна на курсе, но снижается его поворотливость. Однако простые
количественные способы оценки этого явления в настоящее время
отсутствуют.
Отношение Н/Т определяет запас плавучести, характери-
зует остойчивость на больших углах крана и существенно влияет
на вместимость судна. Значения Н/Т для отечественных судов внут-
реннего плавания приведены в табл. 4.5.
Надводный борт судов внутреннего плавания, как правило, пре-
вышает значения, регламентируемые нормами Речного Регистра
РСФСР, поскольку высота борта Н устанавливается не из условий
обеспечения запаса плавучести, а в соответствии с требованиями
общей прочности или вместимости корпуса (исключение состав-
ляют пассажирские и грузопассажирские суда классов М и О, для
которых Н устанавливается с учетом условий непотопляемости)
и отсутствия заливаемости. Последнее играет особенно важную
Роль для судов класса О и И: вода, попадая на палубу и проникая
внутрь корпуса через неплотности палубных закрытий (люков
4
Заказ № 1837	81
горловин) или через двери надстроек, затрудняет работу экипажа
и может вызвать опасный крен или дифферент.
Отношение Я/Г влияет также на остойчивость на больших углах
крена, так как оно характеризует угол, при котором палуба судна
входит в воду или скула выходит из воды. При этом возможны
случаи, представленные на рис. 4.11. Первый случай наиболее ха-
рактерен для судов классов О, М и смешанного плавания, а также
для винтовых пассажирских теплоходов и танкеров класса Р. Для
них опасным является момент входа палубы d воду, который ли-
митирует остойчивость. Второй случай характерен для судов
класса Л. Здесь наиболее опасен выход скулы из воды. Наиболее
опасен третий случай, характерный для ряда судов класса О и Р,
поскольку при наклонениях палуба таких судов одновременно вхо-
дит в воду, а скула выходит из воды.
Рис. 4.11. Углы входа палубы в воду и выхода скулы из воды: а — палуба
входит в воду (Явб<Г); б — скула выходит из воды (ЯНб>Г); в — па-
луба входит в воду, а скула выходит из воды (Янб=Г).
Если выбранные в первых приближениях Н и Т внушают опасе-
ния в отношении остойчивости, то в первом случае необходимо
стремиться к увеличению Н/Т, которое будет также способствовать
повышению вместимости и общей продольной прочности. Во вто-
ром случае, когда Т ограничивается условиями плавания, увеличе-
ние Янб не повлияет на угол выхода скулы из воды; увеличение
этого угла в данных условиях может быть достигнуто лишь за счет
уменьшения В/Т, что приведет к уменьшению остойчивости формы
(поэтому необходимо произвести ее предварительный расчет). На-
конец, в третьем случае, чтобы предотвратить одновременное ого-
ление скулы и погружение палубы в воду, целесообразно при огра-
ниченной осадке увеличивать Н/Т за счет Н, а при отсутствии
таких ограничений уменьшать Н/Т за счет увеличения Т. Следует
учитывать, что при этом возрастает грузоподъемность, а следова-
тельно, падает удельная грузовместимость. Напомним, что отно-
шение Н/Т является одной из основных характеристик вместимости,
как это видно из выражения (2.32).
Отношения L/Н и В/Н характеризуют соответственно общую
продольную и общую поперечную прочность корпуса судна.
В действующих Правилах постройки стальных судов внутрен-
него плавания Речного Регистра РСФСР (издания 1965 г.) в таб-
лицах размеров элементов конструкции корпуса отношение В/Н
оговаривается в зависимости от типа и класса судна (табл. 4.6),
82
а ЫН вообще не оговаривается. В этих Правилах размеры кон-
структивных элементов даются в зависимости от L и Н. Отношение
д/Я, регламентируемое Правилами для судов различных типов и
классов, приведено в табл. 4.6. Значения ЫН для типовых судов
внутреннего плавания приведены в табл. 4.5.
Таблица 4.6
Значения В/Н и L/Н по Правилам Речного Регистра РСФСР (1965 г.)
Типы судов	Класс судна							
	м	О	р	л	м	О	р	л
	В/Н				L/H			
Пассажирские	2,7	2,7	3,5	3,5	17—21	15—24	15—28	15—19
Сухогрузные: трюмные площадки	3,0	3,0 4,25	3,4—3,5 5,0	4,5 5,0	12—25	21—30 21—30	17—35 17—35	17—28 17—28
Наливные (танкеры) самоходные несамоходные	2,9	2,9 5,0	2—0.03L 6,0	6,0	18—24	18—24 17—37	18—33 20—32	20—32
Буксиры, толкачи	—	—	—	—	10—13	12—15	12—16	14—18
Согласно действующим Правилам Регистра РСФСР, для судов
с отношением L/H>25 наибольшие дополнительные изгибающий
момент и перерезывающая сила должны определяться с учетом
поправки на динамичность, являющейся функцией периода соб-
ственных колебаний судна, который, как видно из табл. 4.5, ка-
сается лишь отдельных классов сухогрузных и наливных судов.
Сопоставляя значения В/Н, приведенные в табл. 4.5, с соответ-
ствующими данными табл. 4.6, можно видеть, что в ряде случаев
значения В/Я весьма существенно отклоняются от значений, поло-
женных в основу таблиц набора корпуса действующих Правил
Речного Регистра. Поэтому следует обращать особое внимание на
рекомендуемые в Правилах поправки к табличным площадям сече-
ний днищевого и палубного поясов наружной обшивки при откло-
нении действительных ширины корпуса и высоты борта от таблич-
ных значений.
При окончательном выборе ЫН, В/Н и Н/Т (при заданной
°садке) необходимо проверить, в какой мере установленная на
основании этих соотношений высота борта Н удовлетворяет требо-
ваниям полезной вместимости грузовых трюмов, а также требова-
ниям Санитарных правил и удобства расположения жилых поме-
щений и насколько она приемлема для размещения главных двига-
83
телей. В частности, при двухъярусном размещении коек в каютах,
расположенных в корпусе судна, должно быть удовлетворено не-
равенство
Н <>^фл + ^п + ^к1 + ^к2 + ^кз + ^б>	(4.15)
где /?фл — высота днищевого флора; /in — толщина покрытия пола;
/zKi— расстояние от покрытия пола до верха нижней койки; йК2 —
расстояние от верхней кромки нижней койки до нижней кромки
верхней койки; hK3 — расстояние от верхней кромки верхней койки
до нижней кромки подшивки бимса; ho — высота бимса, включая
подшивку. При этом следует иметь в виду, что значения hKl, h2
и hK3 регламентируются Санитарными правилами.
Отношение L/Т, так же как и В/Т, оказывает влияние на
7	1 L L
полное сопротивление, и поскольку i = —  —  — , то с ростом
L/Т относительная длина растет. В силу того что для судов внут-
реннего плавания значения L и Т в ряде случаев ограничены (для
L по условиям поворотливости и шлюзования, а для Г —по мелко-
водью), принятое значение L/Т может оказать весьма заметное
влияние на сопротивление.
§ 22. Выбор коэффициентов,
характеризующих форму корпуса,
с учетом требований эксплуатации
Коэффициент продольной полноты ср, характеризую-
щий распределение подводного объема судна по его длине, оказы-
вает весьма значительное влияние на волновое сопротивление бы-
строходных судов при Fr>0,30. Для предварительного выбора <р
можно пользоваться кривыми рис. 4.4 с учетом сделанных оговорок
в отношении этих графиков. Если Fr<0,3, то (рОпт = 0,52, но по-
скольку у грузовых судов (сухогрузных и танкеров) р~1,0, т. е.
фактически <р = б, оптимальные с точки зрения волнового сопротив-
ления значения <р для них неприемлемы. В этом случае значения <р
следует выбирать в первую очередь исходя из условий удовлетво-
рения заданной грузовместимости.
Коэффициент общей полноты б оказывает влияние на
вместимость, ходкость, начальную остойчивость и поворотливость
судна. Значения 6 для отечественных судов внутреннего плавания
приведены в табл. 4.5. Из уравнения вместимости (2.33) следует,
что при заданных размерениях судна L и В увеличение б положи-
тельно сказывается на вместимости, а при заданном водоизмеще-
нии— отрицательно. Анализируя влияние б на ходкость, необхо-
димо отметить, что для большинства судов увеличение б незначи-
тельно влияет на R/, но приводит к возрастанию остаточного сопро-
тивления Ro, особенно при Fr^0,25.
Для выбора б в первом приближении широко применяется эм-
пирическая формула Александера для морских грузовых судов
б = £—l,68Fr.	(4.16)
84
Рис. 4.12. Изменение строевой по шпанго-
утам при увеличении р.
б на вместимость, ходкость и остой-
Для обеспечения скорости на сдаточных испытаниях и заданной
эксплуатационной скорости рекомендуется принимать для одно-
винтовых судов соответственно k= J ,08 и &=1,05, а для двухвин-
товых k= 1,09 и k= 1,06.
Формула (4.16), действительная при Fr<0,30 и б>0,65, выве-
дена для определения экономически выгодного б, обеспечивающего
наибольшую вместимость корпуса при заданной скорости судна.
Для судов внутреннего плавания имеется несколько модификаций
этой формулы (см. часть третью).
У судов, часто плавающих в условиях волнения, рекомендуется
уменьшать б, поскольку при б>0,72 потери скорости на волнении
резко возрастают. Если центр величины смещен в корму от миделя,
то предельные значения экономически выгодного значения б при
прочих равных условиях мо-
гут быть выше, чем при сме-
щении центра величины
в нос. Влияние б на остой-
чивость видно из приведен-
ного выше выражения (3.5)
для модуля остойчивости
формы, в котором Ai и Аг
являются функциями б.
Учитывая изложенное,
при выборе б в процессе
проектирования необходимо
проверить влияние изменени
чивость. Что касается влияния б на поворотливость, то при неиз-
менных соотношениях главных размерений корпуса его увеличение
улучшает поворотливость.
Коэффициент полноты мидель-шпанго ута р
влияет на сопротивление воды движению судна, вместимость и ряд
эксплуатационных качеств судна. Как видно из табл. 4.5, наимень-
шее значение 0 у пассажирских судов класса Р. Между тем,
при 0>О,7О сказывается влияние 0 на остаточное сопротивление,
если обводы корпуса переходят от миделя к оконечностям недоста-
точно плавно.
Выбор р должен быть согласован с выбором <рОпт, поскольку
<р = б/0. Положительное влияние увеличения р на грузовместимость
при заданном водоизмещении V и выбранных элементах строевой
по шпангоутам у грузовых судов подтверждается следующим.
В соответствии с рис. 4.12 при заданных Кир имеем
V = <Рн Ьи + ® Фк М	(<рнЕи + Ац-(-фк^-к)- (4-17)
При V=const и неизменных LH, Ец и Ц; рост 0 приводит к за-
острению оконечностей строевой, т. е. к уменьшению <рн и <рк. Если
машинное отделение расположено в кормовой части (объемы фор-
и ахтерпиков не регламентируются), то рост объема цилиндриче-
ской вставки за счет увеличения 0 сказывается положительно на
вместимости грузовых трюмов, которая в основном определяется
85
объемом цилиндрической части (протяженность ее составляет от 40
до 60% длины судна).
Наконец, коэффициент полноты ₽ влияет на эксплуатационные
качества: укладку штучных грузов в трюме судов с ординарными
бортами (рис. 4.13), расположение пассажирских кают в корпусе
судна и др. При поперечном расположении коек минимальный раз-
мер такой каюты, оборудованной согласно требованиям Санитар-
ных правил, составит 2440 мм (см. рис. 4.8). Если принять симмет-
ричное по отношению к диаметральной плоскости расположение
кают и допустимую правилами ширину коридора 0,9 м, то Bmin на
том же уровне составит 5780 мм. При уменьшении р потребуется
или отказаться от шкафов (что противоречит Санитарным прави-
Р2>Р1.
лам) и потерять полезную кубатуру кают (поскольку ступенчатое
расположение коек запрещено требованиями техники безопасности)
или расположить койки продольно, что не рекомендуется теми же
правилами для судов классов М и О (а также класса Р, вы-
ходящих в водохранилища). На судах, где продольное расположе-
ние коек допускается, при том же значении Bmin (на уровне ниж-
него ряда коек) минимальный размер каюты по длине судна будет
3050 мм, т. е. в 1,36 раз больше кают с поперечным расположе-
нием коек, что приведет к уменьшению числа пассажирских мест.
Наконец, для размещения в корпусе судна четырехместных кают
с поперечным расположением коек в два яруса Вт1а= (5780 + 390) =
= 6170 мм (за счет установки добавочных платяных шкафов).
В связи с этим при наличии жилых помещений в корпусе судна
необходимо проверять возможность обеспечения требуемых коэф-
фициентов полноты для теоретических шпангоутов, ограничиваю-
щих район жилых помещений.
Коэффициент полноты ГВЛ а влияет на вместимость,
запас плавучести, эксплуатационные удобства и остойчивость судна.
Значения а для отечественных судов внутреннего плавания приве-
дены в табл. 4.5.
Надводный объем судна зависит от а, что можно видеть из
уравнения вместимости (2.33), поэтому увеличение а положительно
86
влияет на вместимость корпуса. Коэффициент а влияет также на
коэффициент полноты корпуса на уровне верхней палубы, а следо-
вательно, и на размещение на этой палубе судовых помещений,
устройств и палубных механизмов. Наконец, из выражения модуля
остойчивости формы (3.4) следует, что а влияет и на начальную
остойчивость.
Приняв Л1 = ~уу (по Эйлеру — Поздюнину) и А2 = -~к(по
Фан-дер-Флиту), получим
а + 6 В 11,4Т Т
где Q = h(a, ₽, Т, В) и Q2 = f2(a, Р, Т, В).
Продифференцировав выражение для X, получим
= у da +	+ ^]d&+(— + —]dB +
\ да да /	\ дд дд /	\ дВ дВ /
_i_ / dQ\ I dQ.2 \ дгр
’ \ дТ дТ /
Отсюда приращение d/. за счет приращения а составляет
<*М&-ту+2^дг-
\ CL -к О	/
Величина а различных типов судов, влияющая на значения из-
гибающего момента и дополнительных перерезывающих сил, входит
в формулу для определения надбавок к изгибающему моменту
и перерезывающей силе, рекомендованную Правилами Речного
Регистра РСФСР. Для определения а при выбранном б или ф
имеется ряд статистических формул (см. часть третью).
Глава V
ВЫБОР ТИПОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
И ДВИЖИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
§ 23.	Энергетическая установка
В настоящее время на всех строящихся судах внутреннего пла-
вания предусматривается применение жидкого топлива. Как пра-
вило, в качестве главных применяются двигатели внутреннего сго-
рания (ДВС), работающие в основном на легком дизельном топ-
ливе (объемный вес 0,83—0,86 тс/м3 и теплотворная способность
Ю100—10 300 ккал/кг). Мощность передается или непосредственно
на гребной вал с частотой вращения 275.—500 об/мин, или с по-
мощью редуктора при частоте вращения вала от 500 до 1550 об/мин.
В табл. 5.1 приведены основные характеристики некоторых ти-
пов отечественных ДВС, рекомендуемых в настоящее время для
Установки на судах внутреннего плавания [14; 20].
87
Таблица 5.1
типы дизелей для судов внутреннего плавания
Ыяе паны	S3	О	о	Щ	S	-	ЭД	-г	С	о §	о	со	сч	о	gj	r-ч	со	-з*	rh	оо 1С ™	<-, °*	г- 00	—'СО	со у.	Is*. -н СО
St/96 аньэ	О ° © Ю Ю	04	$04	О CQ о О	о С b- СО	со со Ю rf	00 G) СО ~	00 Z? 00	СО О	§ С-4	in -• СО О
t-e/ss пэньз	О О О О	со	Q	о о Ю О	о ю о со	*5 П4	о	о	со	СО	сО ~	О04	Й	2	g	"
33/81 ПЭНЬ8	i о О in	-	о _	О о О О	LO О Ю СО	СО	О СО	о © rf< со	ио СО Г- _	00^0504	СО С-4	rf -ч
33/81 ПЭНН9	,п	° ю о in	2	о со о о	о СЧ Ю со	СО	о СО	со -Р <О	cq Cl Ь „	О	СО О СЧ	см СЧ	”
03/81 UOHhSI	§ § °	10 Я да- S & 2 ,	£ 2 2-	g - g 2 “ 1	«
8I/SI UOHhS	о ю о	ю СО tO	со	•> 04	Щ	2 £?	— со	О	СО	СО	О	О	Ю О	О	г-,	_.	Ш	rr	со	СО	со Ю	о	Д	„	04	-к
M/3I ПЭНН9	о 2 ° ’Ф 2	22 $4 ю	04 tn	о г-,	§ 15 °	о5
Я/SI ПЭЬ9	§ | Й' 'Т § Ю	МИМО	2 05 2 -	сч	S г ' Д	«
ei/s‘oi ьг	° § g	i<x	s й к n	а 2 ~	о ~	СЧСОО-ч	S
ET/S'OI hZ	о о Э 11:1 S 2.	о со со	—. сч ю	2	°	гч	со	со	со	г-	<о -ч	о	-ч	г-	ю	m	—.	сч
Единицы измерения	F	=г о	я	Q	6	Q - i - - * 4 1 i I s S n	°	дп	ДТ)	*
Наименование параметров	п	§	-4	=5	*	А о	ьи	«в	О	3	П- ь	п	со	д	~	та к	та	jt-	Пч	о Я	§	Q.	5	2	о	S я S	обе* V 5	° °	о и- S w	„а	Й о ь 2 Й “•	Й ш	я	1=1 е ° а= л	и	.в	.в о	ь	и	а	"®ач“"зо®нпя S	га	4.2	о	ч	'Й	2 О	S S g -с	-г	‘-.Д	“	А	. -	га	та д	та ч Q,	S	о	о.	Я	Я из	о	Ч	га S	X	К	с-	ь
При выборе типа двигателя немаловажную роль играют его
размеры, поскольку длина машинного отделения определяется
в основном габаритами главных двигателей. Высоту машинного
отделения (если машинные шахты располагаются не над двигате-
лями) устанавливают с учетом возможности выемки поршней. Пло-
щадь машинного отделения, помимо габаритов главных двигате-
лей, зависит также от габаритов вспомогательных механизмов,
поэтому его общая компоновка тщательно разрабатывается графи-
чески. На рис. 5.1 приведены площади машинных отделений грузо-
вых, грузопассажирских судов и буксиров-толкачей в зависимости
от их мощности [20]. Поскольку длина машинных отделений обычно
изменяется в пределах 2—2,5
длин главного двигателя, мож-
но, установив по указанным
графикам площади машинных
отделений, определить преде-
лы ожидаемой ширины ма-
шинного отделения и сопоста-
вить их с шириной корпуса
в этом районе. Следует пом-
нить, что размеры машинных
отделений определяются также
требованиями техники безопас-
ности и санитарными требова-
ниями в отношении уровня
шума (см. главу IX). Особен-
ности выбора габаритов ма-
шинных отделений для неко-
Рис. 5.1. Зависимость площади машин-
ного отделения от мощности главных
двигателей.
I — пассажирские суда; // — сухогрузные су-
да; /// — толкачи.
торых судов оговариваются
в третьей части книги.
Не меньшее значение при выборе энергетической установки
имеет ее вес, особенно для судов, плавающих по мелководью.
В этом случае весовые показатели могут оказаться решающими.
На выбор типа установки влияют также комплектность поставки,
степень автономности главных двигателей и их стоимость. Послед-
няя в ряде случаев служит решающим фактором при определении
экономической эффективности проектируемого судна.
Дизель-электрические установки, несмотря на их преимущества
в отношении маневренности и оптимального использования мощ-
ности при различных режимах работы, не получили широкого при-
менения на судах внутреннего плавания. Решающую роль в этом
отношении сыграли их недостатки по сравнению с ДВС: большие
вес, габариты и удельный расход топлива, меньший к. п. д.
Сказанное можно проиллюстрировать на примере рейдово-ма-
невровых буксирных судов [25]: вес дизель-электрической установки,
отнесенный к мощности, выше дизельной на 40—60%; площадь
машинного отделения — на 30—100%, расход топлива на —
Ю—55%; к. п. д. снижается до 0,70—0,83 (к. п. д. дизельных уста-
новок 0,96—0,94). Применение дизель-электрических установок на
88
89
1
буксирных судах мощностью до 450 л. с. вообще нецелесообразно,
а при мощностях 600 л. с. и выше определяется не экономическими
показателями, а эксплуатационными требованиями в отношении
маневренности и работы на переменных режимах, что подтверж-
дается, в частности, опытом эксплуатации дизель-электрического
толкача мощностью 600 л. с. (проект 887).
Разработка сеток перспективного строительства судовых двига-
телей и вспомогательных механизмов ведется согласно с сеткой
перспективных типов судов. Стремление, с одной стороны, упро-
стить технологические производственные процессы в машинострое-
нии и тем самым снизить стоимость машин, а с другой — облегчить
их эксплуатацию и ремонт — требует максимальной типизации су-
довых машин и унификации их отдельных узлов и деталей. Для
вновь проектируемого судна должны быть соблюдены два основ-
ных требования при выборе энергетической установки: исключение
дублирования механизмов (кроме специальных требований Речного
Регистра РСФСР); включение в состав энергетической установки
минимального количества типов, модификаций и марок унифици-
рованных судовых механизмов.
§ 24.	Движительный комплекс
Выбор движительного комплекса, помимо его пропульсивных
показателей (см. главу VIII), определяется такими факторами, как
тип судна и энергетической установки, условия маневрирования,
габариты фарватера, а также специфическими особенностями, при-
сущими самим движителям.
Основной тип движителя пассажирских и грузопассажирских су-
дов— открытые гребные винты. Направляющие насадки могли бы
повысить скорость судов этого типа на 3—5%, однако заметный эко-
номический эффект можно получить только для тех пассажирских
судов, стояночное время которых составляет не более 30% времени
рейса. Между тем крупнотоннажные туристские суда имеют дли-
тельные остановки в отдельных портах, а для пассажирских судов
местных, пригородных и внутригородских линий характерны част-
ные, но короткие остановки. В обоих случаях суммарное время
стоянок превышает 30%. Что касается экспрессных местных линий,
то они, как правило, обслуживаются судами на подводных крыльях.
Следует также иметь в виду, что насадки ухудшают управляе-
мость, которая имеет особо важное значение для тех пассажирских
судов, к которым предъявляются повышенные требования в отно-
шении маневренности (частые швартовки у дебаркадеров или при-
чальных набережных в условиях стесненной акватории).
На крупнотоннажных грузопассажирских и пассажирских судах
(мощность энергетической установки 1200—2700 л. с.), имеющих
по условиям фарватера грузовую осадку не более 2,5 м, рекомен-
дуется применять трехвальные установки, что позволит получить
оптимальный диаметр гребных винтов без применения тоннельных
обводов, значительно усложняющих конструкцию кормовой части
90
корпуса и снижающих к. п. д. гребных винтов. Если глубина судо-
вого хода допускает безопасное плавание судов при осадках до
3,5 м, то при тех же мощностях можно успешно применять двух-
вальные установки.
Расстояние между осями бортовых гребных винтов и диамет-
ральной плоскостью не должно быть меньше 1,15 £)в. Необходимо
также исключить взаимное влияние винтов друг на друга и в пер-
вую очередь не допустить перекрытия дисков винтов. С этой же
целью диск среднего винта смещается на некоторое расстояние
в корму от дисков бортовых винтов.
При грузовой осадке 7'гр= 1,354-2,20 м и мощности соответ-
ственно от 300 до 800 л. с. можно устанавливать один двигатель
при двух движителях. Такое решение благоприятно сказы-
вается на маневренных качествах судов. На судах с осадкой
Тгр = 0,704-1,21 м (преимущественно класс Р) при мощности
80—150 л. с. допустимы одновальные установки или гребные винты
в тоннелях. Наконец, на судах с осадками ниже 0,5—0,6 м целесо-
образно применять водометные движители.
В качестве основного типа движителя грузовых судов можно
рекомендовать гребные винты в насадках, повышающие скорость
на 5—8°/о по сравнению с открытыми гребными винтами. По-
скольку стояночное время грузовых теплоходов не должно превы-
шать 30% ходового времени судна (в обоих направлениях), такое
увеличение скорости экономически выгодно. Поворотные насадки
повышают управляемость грузовых судов, поэтому предпочтение
должно быть отдано именно этим насадкам несмотря на ряд
недостатков: большую уязвимость по сравнению с неповоротными
насадками, необходимость создания условий для равномерного
обтекания судового корпуса во избежание вибрации.
Основные данные движительных комплексов, применяемых на
отечественных грузовых судах внутреннего плавания, могут быть
кратко охарактеризованы следующим образом.
На грузовых теплоходах грузоподъемностью от 2000 до 5300 т
(классы О и М), основным типом движительного комплекса яв-
ляются гребные винты в направляющих насадках, преимущественно
поворотных. Гребные валы, частота вращения которых колеблется
от 275 до 375 об/мин, сопряжены непосредственно с валами двига-
телей. Движительные установки только двухвальные при суммар-
ной мощности двигателей от 750 до 2000 л. с. При TTV = 2,84-3,5 м
диаметры гребных винтов колеблются от 1,4 до 1,8 м. Удовлетвори-
тельная работа гребных винтов порожнего судна достигается
приемом балласта (320—1500 т), увеличивающего осадку кормой
ОТ 1,85 до 2,55 м.
Основным типом движительного комплекса грузовых теплоходов
грузоподъемностью от 600 до 1000 т (классы О и М) также является
гребной винт в направляющих поворотных или неподвижных на-
садках. Гребные валы сопряжены с валами двигателя непосред-
ственно или через редуктор (с отношением 1:1,375 или 1:3,07).
Остановки, как правило, двухвальные, общей мощностью 300—
91
1100 л. с. Гребные винты с частотой вращения 360—375 об/мин
при 7’гр= 1,874-2,40 м имеют диаметры 1,3—1,5 м. Если частота
вращения главных двигателей составляет от 500 до 1500 об/мин,
то при 7’гр= 1,44-1,7 м диаметры винтов равны 0,9—1,2 м. Работа
гребных винтов порожнего судна обеспечивается приемом водяного
балласта в количестве 115—220 т, увеличивающего осадку кормой
от 1,2 до 1,8 м.
Движительные установки грузовых теплоходов грузоподъем-
ностью 24—150 т (классы Л и Р) исключительно одновальные при
мощности от 80 до 225 л. с. Грузовые осадки этих теплоходов со-
ставляют от 0,65 до 1,0 м, поэтому основным типом движителя
являются гребные винты в тоннелях или водометные движители.
Все отечественные буксиры-толкачи мощностью 300—1340 л. с.
имеют двухвальные установки с гребными винтами в направляю-
щих поворотных насадках. Такие винты обеспечивают оптимальные
тяговые качества.
Учитывая ограниченность осадок, движительные комплексы со-
четают с кормовыми тоннелями. Гребные валы при частоте враще-
ния 275—350 об/мин и мощности 800—1340 л. с. (класс О) сопря-
жены с валами двигателей непосредственно. Диаметры гребных
винтов составляют 1,66—1,86 м при осадках кормой (с полными
запасами топлива) Тк = 2,04-2,12 м. По мере расходования топлива
дифферент на корму возрастает (топливные бункеры расположены
в нос от машинного отделения).
Для судов классов О и Р в диапазоне мощностей 300—600 л. с.
применяются в основном двигатели с редукторами [соотношение
(1:1,67) — (1:3,07)], понижающими частоту вращения гребных
винтов до 350—490 об/мин при DB = 0,854-1,2 м, Г,;= 1,174-1,73 м
(с полным запасом топлива) и Тк = 0,894-1,66 м (при израсходован-
ных запасах). Применяются также гребные винты с поворотными
насадками, а корма имеет тоннельные образования.
Наконец, в диапазоне мощности от 40 до 150 л. с. (классы Л
и Р) применяются исключительно одновальные установки. При
7^ = 0,284-0,49 м (мощность 40—90 л. с.) применяются водометные
движители, при Т1; = 0,704-0,80 м (мощность около 150 л. с.) —
гребные винты с поворотными насадками. Корма имеет тоннельные
образования.
Глава VI
ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ
ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СУДНА
§ 25.	Постановка задачи
В современной отечественной практике сложилась довольно
стройная система выбора архитектурно-конструктивного типа судна
и определения его главных элементов, которая включает три основ-
ных этапа: прогнозирование экономически целесообразных направ-
лений развития флота и путей повышения технического уровня су-
92
дов; обоснование перспективного типового ряда судов; конкретное
проектирование отдельных видов судов. При такой схеме проекти-
ровщик на каждом этапе располагает необходимым объемом ин-
формации о судне, что дает возможность повысить оптимальность
окончательно выбранных характеристик проектируемого судна.
Вместе с тем, нельзя не отметить условный характер оптималь-
ности этих характеристик, которая, в первую очередь, зависит от
точности установления взаимосвязей между такими факторами, как
назначение, объем, характер и условия работы судна при обяза-
тельном учете перспективного технического прогресса на транс-
порте за период не менее 30—35 лет (от начала проектирования
судна до окончания срока его службы). Точность учета факторов,
определяющих характеристики судна, в большой мере зависит от
объема вычислительной работы и уровня использованного матема-
тического аппарата, даже при сохранении известной условности
в связях между размерениями и коэффициентами полноты корпуса
судна и его свойствами и мореходными качествами. Поэтому внед-
рение математических методов и ЭВМ позволяет повысить опти-
мальность основных параметров судов и сократить период их
обоснования.
Процесс оптимизации основных параметров судна зависит от
комплекса задач, которые решаются при технико-экономическом
обосновании, выполняемом методом последовательных приближе-
ний. В их число входит технико-экономическое обоснование опти-
мальных для флота судов и технико-экономическое обоснование
главных элементов, архитектурно-конструктивного типа судна,
включенного в сетку типов судов, намеченных для проектирования
и строительства. Надежное решение первой задачи возможно, если
рассматривать судно как звено единой транспортной системы
страны. В этом случае экономическая эффективность судна оце-
нивается с позиций эффективности всей системы. Однако на прак-
тике при решении такой задачи принято рассматривать судно как
самостоятельную систему. Экономическую эффективность вариан-
тов в этом случае оценивают, сравнивая их с построенными судами
и техническими средствами других видов транспорта. При решении
второй задачи судно может рассматриваться только как самостоя-
тельная система. В этом случае основными исходными данными
служат результаты решения первой задачи. Обе задачи можно све-
сти в одну и решить ее одновременно. Однако такая постановка
не является типовой даже при выполнении расчетов на ЭВМ. Учи-
тывая, что при начале проектирования конкретного судна резуль-
таты разработки сетки типов судов известны (в необходимых слу-
чаях их можно задать, увеличив число вариантов), процесс опти-
мизации основных параметров судна можно свести, как правило,
к решению технико-экономической задачи второго вида, которая
решается обычно в процессе разработки и анализа технического за-
дания или при эскизном проектировании.
На ранних стадиях проектирования часто используют ЭВМ
Для оптимизации основных параметров судна, когда размерения
93
и коэффициенты, характеризующие форму корпуса судна и опре-
деляющие его тип, водоизмещение и стоимость, варьируются в ши-
роком диапазоне. Этот метод приводит к многомерной задаче, ре-
шение которой является функцией большого числа переменных,
размера шага поиска и диапазона изменений каждой переменной.
Для получения оптимального варианта необходим дополнительный
табличный или графический анализ результатов по вариантам, так
как при этом методе ЭВМ применяется для определения технико-
экономических показателей лишь отдельных вариантов. Практикой
установлено, что этот метод, связанный с относительно большими
затратами времени и труда, не в полной мере отвечает современ-
ным требованиям быстрого исследования большого числа вариан-
тов и не обладает достаточной точностью, которую удается иногда
достигнуть при решении подобных задач в других областях тех-
ники. Более прогрессивным является метод, разрабатываемый
в настоящее время применительно к отдельным типам судов, в ко-
тором используются основы расчетной схемы описанного метода,
дополненного требованиями в отношении оптимизации основных
элементов судна.
Известно, что методы решения общей задачи проектирования
требуют разработки ряда частных методик, являющихся состав-
ными частями общего метода. Поскольку для судов внутреннего и
смешанного плавания частные методики оптимизации отдельных
элементов детально не разработаны, в данном разделе дается ха-
рактеристика общих положений метода оптимизации основных эле-
ментов судов, которая поможет усовершенствовать его и довести до
практического применения в первую очередь для некоторых кон-
кретных типов судов.
Процесс решения подобных задач с использованием ЭВМ вклю-
чает составление математической модели процесса, подлежащего
исследованию; разработку алгоритма расчета; составление про-
граммы для ввода исходных данных в ЭВМ и выполнение
расчета.
§ 26.	Методы оптимизации основных элементов
проектируемого судна
Метод оптимизации определяется природой его основного кри-
терия и математической моделью исследуемого процесса. Критерий
оптимизации должен иметь экстремум. Если же он имеет не-
сколько максимумов или минимумов, то метод должен обеспечить
отыскание глобального оптимума. В качестве критериев для оценки
эффективности технических решений в судостроении применяются
экономические показатели.
Экономический критерий оптимизации С можно представить
в виде функции двух многокомпонентных векторов X и Р
C = f(K, Р),
где X={Xi, Х2, Х3, •••, Кг,  Хп} при (Xj)maxS^X (Х,-)т1п; Р 
= {pi3}, Ра— исходные данные, устанавливаемые техническим
94
заданием, например, в форме, представленной в табл. 6.1; х,—
искомые оптимизируемые независимые параметры.
Таблица 6.1
Перечень исходных параметров
Общие требования	Требования по сетке типов судов	Требования по безопасности плавания	Путевые ограничения
Удельная грузо- вместимость t'c0, м3/т	Скорость и, км/ч или уз	(T/L) min	Максимально допустимая длина судна, L, м
Чистая грузоподъ- емность Р или дедвейт DW, т	Дальность плава- ния /?3 (км или мили) или автоном- ность плавания па (сутки)	Минимальная высота надвод- ного борта 7/иб> м	Максимально допустимая ширина судна, В, м
—	—	Минимальная остойчивость	Осадка, Т, м
Такая функция графически может быть представлена «-мерной
одно- или многомодальной непрерывной или разрывной поверхно-
стью с неизвестным числом экстремумов, один из которых имеет
абсолютный максимум или минимум. Чтобы получить однозначный
ответ, необходимо отыскать замкнутое решение функции с абсо-
лютным максимумом или минимумом. При наличии замкнутого
решения наиболее просто можно получить максимум или минимум
методом дифференциального исчисления. Однако для процесса
проектирования весьма сложно получить замкнутое решение.
В этом случае для численного решения задачи оптимизации целе-
сообразно использовать методы теории исследования операций,
с помощью которых отыскивается значение с, принимаемое за ре-
шение С. В связи с этим необходима разработка метода нахожде-
ния последовательного и близкого приближения с к точному значе-
нию искомой экстремальной величины С.
Если у комплекса исходных данных Р для заданных положе-
ний pti функция будет иметь ряд экстремумов, один из которых бу-
дет абсолютным, то, полагая, что с есть наиболее достижимое при-
ближение при искомых параметрах X можно записать
С = /(Х, Р); с - С,
где С — абсолютный экстремум при замкнутом решении;
__ Х= {хх, х2, х3, . . . , хс, . . . , хп\; х -> X,
X — оптимальные значения искомых параметров при замкнутом
решении. Результат X можно затем аппроксимировать с помощью
Метода отыскания минимального значения Дс = С — с—>0.
95
Существует несколько методов использования ЭВМ для оптими-
зации основных параметров судов путем последовательного при-
ближения к искомому оптимальному значению экономического кри-
терия.
Каждая целевая функция имеет ограничения. Вид ограничений,
целевой функции и математической модели определяют методы,
применяемые для процессов оптимизации.
Задача выбора основных характеристик судна может быть пред-
ставлена в общем виде следующим образом.
Требуется найти значения компонентов xit ..хп вектора X,
которые удовлетворяют т неравенствам или равенствам gi(Xt, х2,
.... x„)^(^)bj, где г = 1, 2, . .., т и дают экстремум функции С.
В ограничениях точно определен знак, а С — любая выбранная це-
левая функция. В силу специфики задачи переменные — не отрица-
тельны, на некоторые из них наложены условия целочисленности
(число двигателей, их мощность, количество судов в серии, число
членов экипажа). Двигатели выбираются по каталогу, мощность
двигателя — дискретная прерывистая функция. Если скорость
судна разыскивается в области Fr^0,23, то коэффициент общей
полноты судна 6 — многозначная функция. Если допустить, что
среди ограничений нет неравенств и условий неотрицательности и
дискретности, то задача сводится к хорошо разработанным мето-
дам классической оптимизации.
Наличие нескольких переменных требует применения вариаци-
онного исчисления.
В этом случае разыскивается функционал от нескольких (задан-
ных) переменных
, Р (“ Гт/	дг дг	дг \	,
•/=... г х,, ..., х„, z, -------, --, •  • ,- ахг, . . . , ах„
J J J \	дхг дх2 dxj
в предположении, что функция z непрерывна и имеет по крайней
мере производную второго порядка. Для отыскания оптимального 5
варианта потребуется решить несколько дифференциальных урав-
нений в частных производных, что не всегда выполнимо в силу гро-
моздкости вычислений.
Решение указанной системы уравнений =0, i = l, . . ., п мо- I
дх,-	I
жет оказаться просто стационарной точкой или точкой локального ,
экстремума, поэтому потребуется сравнение всех полученных ре- |
зультатов.
Если в оптимизационной задаче принять относительную ско-
рость в области Fr<0,22, а мощность двигателя — гладкой функ- ’
цией, можно попытаться найти глобальный экстремум целевой
функции при неотрицательных переменных и ограничениях, задан-
ных в форме неравенств. Экстремум функции z—f(x) находится
при х^О; gi(x) =b, i = l, . . ., т.
Глобальный экстремум можно получать либо во внутренних
точках неотрицательного октанта, где все компоненты х положи-
96
тельны, либо в граничной точке, где один из компонентов равен 0.
Первым шагом будет отыскание всех решений системы
— -т_. —
к	/=1, ...» п,
dXi	dxj
1=1
где i = 0, 1, . .., т, А; — множители Лагранжа, не все равные нулю;
gi(Xo) =bi. Затем определяется z для каждого решения и иссле-
дуется граница этого октанта, для чего одну из переменных при-
равнивают нулю и рассматривают задачу с п— I числом перемен-
ных и т числом ограничений.
Составив снова указанную систему, получают все решения, ле-
жащие внутри неотрицательного октанта пространства сп~1, и вы-
числяют z для каждого решения. Так как приравнивать нулю
нужно каждую переменную, получают п задач с п— 1 перемен-
ными и т ограничениями. Затем приравнивают нулю две перемен-
ные и рассматривают задачу с п — 2 переменными и т ограниче-
ниями. Число таких задач будет п\: 2! (п — 2)! Далее приравнивают
нулю три переменные и т. д. Одновременно можно фиксировать
не более п — т переменных. Оставшиеся из т переменных опре-
деляют из условий неравенства, а значение z— в каждой точке
с п — т нулевыми компонентами. Абсолютным максимумом яв-
ляется наибольшая z, абсолютным минимумом — наименьшая z.
Очевидно, что в случае большого числа переменных указанный ал-
горитм оптимизации приводит к непреодолимым вычислительным
трудностям.
Если в оптимизационной задаче окажется, что существуют и не-
прерывны все частные производные функции по переменным xit х2,
..х-р, то поиск экстремума можно вести по направлению макси-
t / df	df \	df
мального изменения градиента \7/= —> • • • , ----- , где ------
\ дхг	дхп /	dxj
характеризует скорость изменения функции вдоль координатных
осей. Требования дискретности можно обойти путем округления
нужных величин до ближайших допустимых значений. Как из-
вестно, такой прием не влияет существенно на точность конечного
результата.
Оптимальным направлением поиска экстремума является та-
кое, в котором будет наибольшим косинус угла между направле-
нием градиента и г, где	_
; = + м _
~ I V/ W I ’
Задача в указанной выше постановке реализуется градиентным ме-
тодом, методом наискорейшего спуска. (Естественно, нахождение
того или иного экстремума определяется знаком градиента.) В за-
висимости от конкретной задачи градиентный метод имеет не-
сколько модификаций.
Отличительной особенностью указанных методов является то
обстоятельство, что если не было выполнено исследования целевой
97
функции на выпуклость (вогнутость), то решением задачи может
оказаться локальный экстремум. Нахождение других экстремумов
потребует повторения решения задачи при новой исходной точке,
причем совпадение решений еще не будет доказательством сущест-
вования единственного оптимума.
Задачу проектирования судна можно сформулировать как за-
п
дачу нелинейного программирования вида У Q,x,<Cd; Qj>0; /=1,
/=1
..., п, х^О, / = 1, 2, ..., п, причем все х,- — целые. Найти ^тах —
-2 /(*;)•
/=>
Требование целочисленности обеспечивается уменьшением меры
измерения (например, линейные размеры измеряются не метрами,
а сантиметрами). Функция z может быть заменена на (—z).
В условных обозначениях теории проектирования задача запи-
п
сывается так: имеется У pj(x)=D; найти минимум приведенных
/=1
затрат zniin= 2 с7(х). Здесь pj—веса определенно больше нуля
/=>
и выражены через основные характеристики судна (Xj) в целых
числах. Функция z сепарабельна.
Ни один из описанных выше методов не применим к решению
этой задачи, так как имеются ограничения целочисленности,
а функции Cj(x) могут оказаться и выпуклыми и вогнутыми. При-
ближенное решение задачи можно найти, исключив требование
целочисленности, а полученные величины округлив до ближайшего
допустимого значения, хотя в некоторых случаях такое округление
может привести к значительным погрешностям (например, мощ-
ность двигателя в 350 л. с. округлится до 500 л. с.).
Вогнутость функций с, может потребовать отыскания глобаль-
ного оптимума среди нескольких локальных. Поэтому задачу целе-
сообразно решать методом динамического программирования.
Поскольку целевая функция — сумма приведенных затрат — об-
ладает свойством аддитивности, задачу можно интерпретировать
как нахождение кратчайшей ломаной линии, связывающей началь-
ный вариант судна (прототип) с основными характеристиками х0 и
конечный вариант с характеристиками хк при ограничениях х,
Проверка целевой функции на выпуклость в такой постановке
не требуется. Для нахождения оптимума используется, например,
алгоритм В. С. Михалевского и Н. 3. Шорома.
С целью получения многошагового процесса строятся гиперпло-
скости состояния Dj = (j = 0, 1, ..N), расположенные одна от дру-
гой на некотором расстоянии f и представляющие собой й-мерные
пространства.
Рассмотрим точки х,, лежащие в гиперплоскости Di. Расстояние
от одной из точек пространства D< до начальной точки х0 мини-
мально: i/(xi) =minf1(x0, Xi), Хо £ до. Рассмотрим функцию f(x0, Xn)-
98
и
JV-l
в силу аддитивности minf(x0, х1( ..., xN) =l(Xt) + 2// (Xj, xj+1),
i=i
Xo^do. Но любая ломаная, не содержащая Z(Xi), длиннее решения
задачи. Эти ломаные, образующие множество Qo, отбрасываем на
нулевом этапе. Осталось множество вариантов Q—й0.
Рассмотрим точку х2'О2. Длина ломаной от этой точки до на-
чальной точки х0 равна Z(x2)=min [Z(xi) + fi(xt, х2)]. Опять рассмат-
риваем функцию fi и отбрасываем все ненужные варианты Qb ко-
торые не содержат ломаной Z(x2). Для любого / получим Z(xj+1) =
= min [Z(Xj) +f (Xj, Xj+i)], Xj 6j.
Все варианты, не содержащие ломаной Z(xj+1), исключаются из
рассмотрения.
На конечном шаге разыскивается точка гиперплоскости Д(л--Г),
наиболее близкая к Последняя операция алгоритма — мини-
мизация Z = min1Z(Xjy), xN £ бдг.
Найденная траектория Z обладает замечательным свойством, ко-
торое можно использовать при проектировании судов: любой ее от-
резок является оптимальной траекторией, т. е. ее точки описывают
оптимальные суда.
В соответствии с принципами оптимальности Веллмана харак-
тер ломаной, переводящей систему из Dj(fj) в DK(tK) при i<k,
не зависит от состояния системы в моменты, предшествующие Z,.
Трудность реализации метода динамического программирова-
ния обусловливается лишь объемом памяти ЭВМ, что накладывает
ограничения как на число компонентов вектора состояния х0, так
и на число шагов /, т. е. число гиперплоскостей Dj.
Применение методов математического программирования за-
труднено ввиду отсутствия отлаженных программ оптимизации
функций нескольких переменных. Создание и сравнение их эффек-
тивности требуют самостоятельного математического исследования.
Наиболее просто на ЭВМ реализуется процесс выбора опти-
мального варианта при использовании широко распространенного
в практике проектирования метода вариаций, применение в кото-
ром машинного счета открыло огромные возможности.
Основные свойства судов зависят от случайных процессов, по-
этому представляют интерес методы, основанные на теории вероят-
ностей. Принципы применения одного из методов теории вероятно-
стей к оптимизации основных параметров судов разработали Фи-
лип и Реневан [46]. Поскольку многие выражения математической
модели задачи по проектированию судна имеют высокую степень
Нелинейности и не могут быть решены прямыми методами, Филип
и Реневан пришли к выводу, что для проектирования судов наибо-
лее приемлемым является метод экспоненциального случайного по-
иска. Конвергентный поиск с использованием экспоненциального
преобразования обеспечивает достаточно широкий диапазон слу-
чайностей, позволяет трансформировать случайность процесса по-
иска (в зависимости от того, что известно о функции) до приближе-
ния к чисто детерминистическому процессу.
99
1
Основу предложенного ими метода оптимизации составляет вы- |
бор методом экспоненциального случайного поиска значений ком- '
понентов X, необходимых для расчета экономического критерия
оптимизации путем последовательного приближения от неопти-
мальных его значений к оптимальным. В соответствии с методом
случайного поиска /г-размерное пространство вектора X представ-
ляется в виде выборочного пространства Х={х!, х2, х3, ..хп},
в котором Xi может иметь любые значения в допустимом диапа-
зоне (Х;)	(xj max-
Чтобы воспользоваться данным методом, нужно в первом шаге
установить требуемое хг-, для чего необходимо знать функцию Px(Xi)
вероятностной плотности х,-, т. е. функцию интенсивности поиска х;.
С этой целью можно принять функцию Ру (у) чисто случайно по-
исковой вероятностной плотности, в соответствии с которой полу-
чают случайное число у, определяемое алгоритмом—+
Такая функция будет равна ру(у) = ’/2 при—-l^z/^ + 1 иР9(//)=0 ;
в остальных случаях. Чтобы перейти от чисто случайного числа у
к компаненту х,, необходимо иметь функцию преобразования
ф(у)=Х1, Между этой функцией и функцией Рх(Хг) при Py(y)=lli,
ф(у) =Xj и — 1	+1 имеется связь
Рх (Х.) = ру . =-----L_ =-----!---,	(6.1)
dx{ 2 dxj 2 dip (у)
dy	dy	dy
установленная на основании того, что Py(y)dy является долей вы-
рабатываемых в процессе поиска случайных чисел, значения кото-
рых находятся в пределах между у и y + dy. Поскольку эта доля
преобразуется в диапазоне между М = Ф(1/) и Хг + ^М = ф(y + dy},
то Px(Xi)dXi=Py(y)dy.
Полученный результат может быть использован для выбора
формы кривой функции в виде
Ф(1/)==х(.^х* + [(х1.)гпах-(х/)т.1] у\	(6.2)
где (хг) min -О-с; (хг) max ДЛЯ i — 1, 2, . . ., П.
Если (6.2) подставить в (6.1), то получим выражение функции
интенсивности поиска
1—м
2М [(Xi)max (X()min] _ (xi)max (Xf)min .
где M — экспонент преобразования, принимаемый в зависимости
от отношения некоторого промежуточного (например, А-го) цикла
к общему числу выборочных циклов K=nN, где п — число компо-
нентов вектора X; N — число выборочных циклов, приходящихся
на компонент X:
k к	м
0,00—0,60	1
0,60—0,80	3
0,80—0,90	5
0,90—1,00	7
100
Включение Xi* обеспечивает положение, при котором процесс
корректировки осуществляется благодаря учету значения Xi, соот-
ветствующего лучшему значению критерия оптимальности, найден-
ному в предыдущих выборочных циклах.
Реализация этого метода требует (с целью сокращения машин-
ного времени) либо уменьшить число переменных или оптимизаци-
онных шагов, либо огрубления математической модели.
Задачу выбора оптимальных значений отношения длины мор-
ских крупнотоннажных танкеров к их ширине, ширины к осадке,
коэффициента общей полноты, скорости и количества гребных вин-
тов при различной дальности перевозок и различных значениях
предельной осадки (или предельной грузоподъемности) Л. Н. Муч-
ник [26] предложил решать в два этапа во избежание получения
вынужденной оптимизации, а именно: определить характер влия-
ния всех исследуемых параметров на эффективность судна, оцени-
ваемую приведенными затратами в расчете на 1 тонно-милю, и оты-
скать минимум функции приведенных затрат по выявленному ха-
рактеру ее изменения при нескольких переменных.
На первом этапе определяются количество и зоны расположе-
ния минимумов и другие особенности функции приведенных затрат,
а оптимальный вариант по минимуму приведенных затрат отыски-
вается на втором этапе путем последовательных приближений. Ма-
шинный счет выполняется с применением метода спуска по коорди-
натной сетке. На втором этапе каждый исследуемый параметр
варьируется не при фиксированных, а при изменяющихся в опре-
деленном порядке остальных независимых переменных; например,
при неизменном количестве гребных винтов, при неизменной даль-
ности перевозок и постоянной осадке в первую очередь оптимизи-
руется скорость. Затем результаты ее оптимизации используются
для определения оптимального коэффициента общей полноты, по-
следний— для определения оптимального значения отношений
длины судна к ширине и т. д. При решении задачи этим методом
необходимо разработать дополнительную программу, вводимую
в ЭВМ одновременно с общей программой расчета технико-эконо-
мических показателей судна. Данный метод оптимизации можно
использовать для любых типов транспортных судов внутреннего
плавания.
§ 27. Разработка математической модели
и алгоритма решения задачи
Структура и содержание математической модели общей задачи
проектирования судна зависит от назначения судна, цели его тех-
нико-экономического обоснования, стадии проектирования, а также
от полноты исходных данных.
Для составления математической модели решения общей за-
дачи проектирования судна необходимо установить зависимости
между водоизмещением, мощностью, вместимостью, главными раз-
мерениями и их соотношениями, безразмерными коэффициентами,
101
характеризующими форму обводов корпуса, а также определить
предельные значения независимых переменных и выявить взаимо-
связь основных элементов судна с критериями оптимизации.
Математические модели, составляемые для выполнения расче-
тов на ЭВМ, строят на основании специального аналитического ап-
парата, включающего аппроксимационные зависимости, с помощью
которых определяют различного рода коэффициенты (утилизации,
сопротивления воды, пропульсивный и т. д.), характеристики пло-
щадей, объемы, мощностные и стоимостные показатели.
Аналитические зависимости для определения некоторых показа-
телей различных судов на отдельных стадиях предварительного
проектирования, как правило, различны. В тех случаях, когда
структура аналитической зависимости для судов разных типов яв-
ляется универсальной, численное значение коэффициентов пропор-
циональности может быть разным (что часто характерно и для
зависимостей, выведенных для однотипных судов различных моди-
фикаций). Такие коэффициенты носят нормативный характер и
подлежат систематическому уточнению, в связи с чем строгое мате-
матическое описание процесса проектирования судна невозможно
и в каждом конкретном случае требуется уточнение математиче-
ской модели.
Поскольку критерий оптимизации представлен в функции двух
многокомпонентных параметров Л; и X, составлению математиче-
ской модели должен предшествовать их выбор. Перечень исходны?;
параметров рц несложно установить в каждом конкретном случае,
ориентируясь, например, на данные табл. 6.1.
Содержание компонента X раскрыто ниже на примере проекти-
рования грузового судна. При решении общей задачи проектирова-
ния такого судна определяют при известных условиях плавания
чистую грузоподъемность Р или дедвейт DW, скорость и или
мощность главных двигателей Ne, главные размерения судна L, В,
Н, Т и коэффициенты полноты 6, а, р. При решении задачи можно
варьировать значениями грузоподъемности (дедвейта), скорости и
вместимости Vc, добиваясь оптимального результата с учетом обес-
печения необходимых прочности корпуса и навигационных качеств.
При полном использовании габаритов судового хода грузоподъем-
ность определяется с учетом его характеристик.
Переменные х, компонента X выбирают из числа искомых пара-
метров таким образом, чтобы была сохранена зависимость пере-
менных и чтобы их количество было минимальным. Применительно
к исходным данным табл. 6.1 в качестве случайных независимых
переменных Xi принимаются: Xi = D— водоизмещение судна с пол-
ным грузом; Х2= —~-==Fr— относительная скорость; Хз = Ь!Н —
V 8^
отношение длины судна к высоте борта; х^В/Т—отношение ши-
рины судна к осадке; х5 = 6— коэффициент общей полноты кор-
пуса.
Необходимо также установить связь независимых переменных
с исходными данными (с учетом ограничений и пределов их измс-
102
нения), с главными размерениями и безразмерными характеристи-
ками формы корпуса, затем раскрыть взаимосвязи между основ-
ными параметрами и свойствами судна, а также между парамет-
рами и критерием оптимизации.
Диапазон изменения водоизмещения назначается на основании
опыта проектирования в пределах кратности возможного измене-
ния грузоподъемности. При ограниченных габаритах судового хода
верхний предел изменения водоизмещения можно определить из
предельных размеров судна, максимально возможного для данного
типа судна коэффициента полноты и минимального коэффициента
утилизации водоизмещения. Ошибочность назначенного диапа-
зона изменения быстро обнаружится в начале расчета, так как
появится устойчивая большая разница между грузоподъемностью,
грузовместимостью и основными расчетными характеристиками.
Погрешность легко можно устранить путем корректировки приня-
тых значений.
Предельные значения относительной скорости и коэффициента
общей полноты назначают с помощью систематизированных дан-
ных серийных модельных испытаний судов. При назначении преде-
лов изменения отношения В/Т учитывается, кроме того, опыт про-
ектирования в части обеспечения требований к остойчивости и
качке судна. При выборе диапазонов изменения отношения L/Нце-
лесообразно пользоваться Правилами Регистра СССР или Речного
Регистра РСФСР, формулирующими требования к конструкции
и прочности судов с учетом этого соотношения.
Применительно к принятому нами типу и классу судна смешан-
ного плавания можно назначить следующие пределы изменения
независимых переменных: Рпнп^х^Рщах; 0,12^X2^0,26; 15<ух;;^У
==С23; 3,0=Сх4=С5,0; 0,70^х5^0,82.
Представление об установлении связей независимых перемен-
ных с главными размерениями и коэффициентами полноты грузо-
вого судна можно получить на примерах, в которых использованы
следующие функциональные зависимости:
—	объемное водоизмещение судна
(6-3}
(6.4)
—	расчетная длина судна
L _ и2 1________1_	.
“ g ' Fr2 ~ ё (х2 / ’
—	расчетная осадка
т = 1—М" =(_____________~________Г;	(б.5>
\ уЬаВ/Т / I [xj (х2)] уЛ* J
— расчетная высота борта
(6.6}
s'

юз.
—	коэффициент полноты мидель-шпангоута
Р=/=(х2);	(6.7)
возможно p = f(6) =f(x5), например [14], р = 0,79+0,3''Кб — 0,5 =
= 0,79 + 0,3]/х5 — 0,5 и др.;
—	коэффициент продольной полноты
Ф = А = ^^;	(6.8)
Т Р Ж)	V ’
—	коэффициент полноты грузовой ватерлинии
а=Лф)2з=Шт7тТТ	(6’9)
I L / (Хь) J J
Если в качестве шестой независимой переменной ввести отно-
шение длины судна к его ширине Xz = LfB, то аналитические выра-
жения для L и Т примут вид
так как
Когда в число характеристик, подлежащих оптимизации, вклю-
чается СКОрОСТЬ, ТО, ПрИНЯВ ВМеСТО ОТНОСИТеЛЬНОЙ СКОрОСТИ X2 = V
при Xj= (1, ..., 6), можно получить выражение для L и Н в виде
L=ay'Vv = a[-^-']‘3; Н=
\ V /	а \ *1*2 )
где а — постоянный коэффициент для данного типа судна.
В табл. 6.2 приводятся расчетные формулы, которые в своей
основе образуют алгоритм решаемой задачи, приспособленный к ус-
ловиям выполнения расчетов на ЭВМ.
Последовательность вычислительного процесса по табл. 6.2 осу-
ществляется следующими шагами:
1)	выполняются расчеты по операциям 1—4 в диапазоне изме-
нения компонентов Xi вектора X;
2)	проверяется соответствие полученных результатов исходным
данным и граничным условиям. Если характеристики остойчивости,
качки и вместимости не соответствуют исходным данным и гранич-
ным условиям, то параметры Хг корректируют на основе опыта про-
ектировщика и расчет повторяют до тех пор, пока не будет достиг-
нуто соответствие;
104
Формулы для расчета эксплуатационно-экономических
показателей грузового судна
Таблица 6.2
S S 5 а Е о	Операция и искомая характеристика	Формулы
1	Определение водоизмещения в первом приближении: определение	водоизме- щения судна через коэффи- циенты утилизации, т определение	водоизме- щения судна путем сов- местного решения уравне- ний веса и мощности, т	D	- DW л W D (P+A)Ne^DW0 1	0,95—а
2	Определение главных разме- рений и коэффициентов пол- ноты: расчетная длина судна, м расчетная ширина судна, м высота борта, м осадка, м коэффициенты полноты	(6Л) В = V/6LT (6-6) (6.5) (6.7), (6.8), (6.9)
3	Проверка вместимости судна, м3: потребная вместимость вместимость корпуса фактическая чистая вме- стимость трюмов в первом приближении	я II °	।	1 t 0,1 •3	°* я 		 *
4	Проверка соответствия тре- бованиям: начальной остойчивости, м качки, с	/l0 > ^min ^min Т < Ттах
5	Расчет эффективной мощ- ности (расчет скорости при за- данной мощности): скорость судна с полным грузом, км/ч или уз	/А^Су/з о задано илн v =
105
Продолжение
Номер операции	Операция и искомая характеристика	Формулы
	относительная скорость коэффициент	остаточ- ного сопротивления коэффициент	сопротив- ления трения надбавка на шерохова- тость смоченная поверхность корпуса судна, м2 полное	сопротивление судна, кгс диаметр гребного винта, м коэффициент попутного потока коэффициент	засасыва- ния скорость воды в диске винта, м/с упор винта (комплекса винт—насадка), кгс коэффициент упора винта при заданной скорости коэффициент	мощности (при заданной мощности) к. п. д. движителя: при заданной ско- рости при заданной мощ- ности пропульсивный коэффи- циент коэффициент потерь в ва- лопроводе эффективная	мощность энергетической установки л.с.	Fr 1-ост = f (Fr, L/B , В/1, ё) ?тр = f (L/В, Re) ?ш = 0,810~3 Q = L (1.36Т+ 1,136В) R — 4,24 (£тр + ^ОСТ Ч~ £ш) DB = [0,7— (х—1) 0,1] Т, где х—число винтов ф = / (б, х, D, DB) t = f (Ф, б) ve = 0,278а (1—ф) Р = R — К х (1—/) _ 10,1 Dsve d~ 	 Kd = Ю.25 DBve . f V Ne 1\K = f(K'd} Пк = /(<) l—t ’l-’l-r.—r 1—ф Пв „	0,278£o  ” г Ne = 		 75ip)B 	 		 		
6	Расчет составляющих водо- измещения и нагрузки, т: вес металлического корпуса вес дерева в составе кор- пуса	. P„K = f ( 61 3, Z.1’25, В0,75, я0-5) Рд = / (LBH)
106
Продолжение
. Номер \ 1 операции 1	Операция и искомая характеристика	Формулы
	вес оборудования поме- щений вес окраски, изоляции, цементировки вес дельных вещей вес якорного устройства » рулевого устройства » прочих устройств » насосов » общесудовых систем вес механизмов » движителя н вало- провода вес электро- и радиообо- рудования вес снабжения » жидких грузов » экипажа и провизии запас водоизмещения водоизмещение	порож- него судна дедвейт	Po6=f (LBH)23 P0K = f (LBH)23 P№ = f (LBH) Pa = f [(LB) + H] Pp = f (v2LT) Рустр = f (LBH)23 Pa=f (LB) P" = f (LB) Pмех = f (He) Ppp = f (Dp> Ne) Р’эп = f (N e, Pr) Pcu = f(LBH) Px = f (LB) P3K=nnrt, где nr—норматив на 1 чело- века в сутки; п—численность экипажа, t—время автономного плавания AD = (0,01— 0,03) Do D0 = ^P{ DW = D — Do
7	Расчет продолжительности рейса, запасов топлива и сма- зочных масел: ходовое время и время маневров, ч стояночное время, ч время рейса, ч вес запасов топлива на круговой рейс, т	+ 0,05	ГДе Qn, QB— \ v	1,08o / объем погрузки; Лп, Лв — суточасовые нормы погрузки-выгрузки, т/час, пш— число шлюзов на пути А) ~ (^х“Лм) 4~ ^ст ^топл -+.(+ +) 0,175  10 3 + 0,0175 X X Ю-3 t„
107
Продолжение
Номер операции	Операция и искомая характеристика	Формулы
	вес смазочного масла, т	Рсм = 0,6-10-3 /Ve + 0,05 РТопл
8	Грузоподъемность судна, т	Р — DW Р топл	Р см ^ж ^эк
9
Расчет провозной способ-
ности и экономических показа-
телей судна:
число оборотов судна за
навигацию
годовая провозная спо-
собность судна, т-км
строительная стоимость
судна, тыс. руб.
эксплуатационные расхо-
ды, тыс. руб. [14, стр. 431]
приведенные затраты,
коп/10 т- км
24 у
п =-----, где Гэ—навигационный период,
to
сутки
Q = (епр^пр + еоб^об) Рп> гДе епр, So6—
коэффициенты использования грузоподъ-
емности в прямом и обратном направ-
лениях; /пр, /об — длина пробега в прямом
и обратном направлениях
C0 = SP,Z(i, где Р;—весовая нагруз-
ка судна; Ц;—цена 1 т составляющих
веса судна
3 = 2,43 п+56- 1О-3Со +6,5• 10"3Ne +
+ 50,6-10—3 Ртп
Э+0.12С, №
3)	рассчитывается мощность (расчет скорости при заданной
мощности) по формулам операции 5 в указанной там последова-
тельности;
4)	оценивается погрешность в определении мощности. Если по-
грешность превышает 5%, то выбирают скорость, соответствую-
щую новой мощности, и расчет повторяют;
5)	рассчитываются весовая нагрузка и продолжительность рейса
по формулам операции 6 в указанной там последовательности;
6)	оценивается погрешность в определении грузоподъемности
по формуле ДР = (Ркоп — Рнач)/Ркоп и уточняется водоизмещение,
соответствующее этой грузоподъемности. Если новое значение гру-
зоподъемности отличается от исходного более чем на 5%, то шаги
2—6 повторяют;
7)	рассчитываются провозная способность и экономические по-
казатели судна по формулам операции 9 в указанной там последо-
вательности;
8)	анализируются полученные результаты и выбирается луч-
ший вариант.
Чтобы получить наилучшее значение критерия оптимальности
методом экспоненциального случайного поиска, необходимо выпол-
нить К раз расчет выборочных циклов. Перед первым выборочным
108
циклом выполняют предварительные шаги (применительно к пре-
дыдущим модели и алгоритму):
— выбирают начальные значения Xi (1, 2, . . п) и устанавли-
вают пределы их ограничений. В начале целесообразно принять
одно значение водоизмещения и осуществить его оптимизацию
в пределах допустимого изменения. Первоначально оптимизация
осуществляется за счет изменения в обусловленных пределах од-
ного любого компонента Xi, например, отношения длины к ширине
судна или коэффициента общей полноты. Ранее принятые значения
остальных компонентов остаются неизменными в рамках расчетов
для одного выборочного цикла;
— выполняют расчет главных размерений по формулам опера-
ции 2 модели и проверяют их соответствие ограничениям по усло-
виям задачи рц. Если размерения не выходят за пределы установ-
ленных ограничений, а характеристики вместимости, остойчивости
и качки будут не хуже оговоренных для судна данного назначения,
типа и класса, то можно переходить к третьему шагу. Если исход-
ные данные или требования к вместимости или мореходным каче-
ствам не удовлетворяются, следует прибегнуть к трансформации
функции Px(xt) с использованием уравнения (6.2). Чтобы выявить
новое значение Xt, необходимое для повторения всех шагов, начиная
с операций 2, к предыдущему значению Хг добавляют поправку
(Xi) щах — (Xi)mm, приняв экспонент Л4 = 1. Если же характери-
стики рц снова не удовлетворяются, то процесс повторяют до тех
пор, пока не будут обоснованы последовательно п значений Xi.
Если не получен необходимый результат при п-м значении Xj, то
в алгоритме меняют значение х2 и весь процесс повторяют. Может
оказаться, что задачу придется решать при х3, Xi, ..., хп, т. е. до
тех пор, пока не будет получена однозначная группа Xj, удовлетво-
ряющая требованиям в отношении остойчивости, вместимости,
качки и т. п. Эта группа Xi (она может оказаться выбранной в ка-
честве исходной) обозначается через Xi*;
—	выполняют расчеты эксплуатационно-экономических показа-
телей по формулам операции 9.
Проиллюстрировать выполнение дальнейшего расчета каждого
из циклов можно на примере одного из промежуточных циклов, на-
пример k-го:
В k-м цикле определяется новое значение только одного из
компонентов X, например r-го:	Каждый цикл характери-
зуется пятью шагами:
—	принятие решения о трансформации преобразования с целью
получения нового значения r-го компонента X;
~	~ определение r-го компонента X по результатам 1-го шага;
у	- оценка числового выходного значения c=f(x, р) математиче-
ской модели процесса проектирования судна по данным значе-
ниям Xi, определенного во втором шаге;
сравнение полученного нового значения сь с наилучшим его
значением с*, полученным в любом из предыдущих (1,2,..., k— 1)
109
выборочных циклов. При значении Сь, более близком к оптимуму;
чем с (1, 2, . . ., k— 1) принимают с (1, 2, . . ., А); в противном слу-
чае подстановка пропускается;
— проверка условия завершения процесса поиска. При дости-
жении сходимости поиск заканчивается и полученные значения х/;
и Ck принимаются за искомые сих. Если сходимость не обеспечи-
вается, то процесс поиска повторяют в полном объеме.
В первом шаге получают только одно Xi (либо 1, либо 2, ..., п)г
например, r-й компонент с тем, чтобы хг- не выходило за пределы
Xi mm и Xi max- Во втором шаге г-й компонент получают с исполь-
зованием выражения с экспонентом М, в котором принимается зна-
чение х^ соответствующее r-му компоненту и текущему компоненту
в начале А-го цикла. Вычисления по этому выражению повторяют,
если хг будет вне пределов (xr)mln и (хг)Шах до тех пор, пока хг
не окажется в этих пределах.
Так как в результате k-ro выборочного цикла определяется
только r-й компонент, другие (1-й, 2-й,..., r-й) компоненты х,
которые неебходимы в r-м цикле для расчета С, сохраняют те
значения, которые использовались в предыдущем (k—1) выбороч-
ном цикле.
Данный метод поиска относится к категории случайных, по-
этому, применяя его к одной и той же модели проектирования
судна с одинаковым свойством Р, получают разные значения кри-
терия оптимальности С. При s раз использование метода ^слу-
чается s разных выходных сигналов: щ, с2, щ, Cj, c.s—i, ..., cs, где
Ci=£Cj; следовательно, Xi=^Xj, где i=£j;
Для измерения сходимости с в направлении С используют зави-
симости ожидаемого значения
t=s
У, Cl
~sy   4=1
Сехр $
и среднеквадратичного отклонения
Применение ЭВМ открывает большие перспективы для совер-
шенствования методов оптимизации основных элементов судов и
способов расчета отдельных характеристик в процессе проектиро-
вания. К их числу относятся прежде всего расчеты веса корпуса,
сопротивления воды движению судна, ходкости, остойчивости на
больших углах крена, удифферентовки, вместимости, надводного
борта и т. п. Повышению степени оптимизации способствует пред-
ставление модели в форме приращений относительных характери-
стик основных параметров судна и эксплуатационно-экономических
показателей по сравнению с одним вариантом, принимаемым за
базу сравнения.
Часть вторая_______________
РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА СУДНА
Глава VII
ВЫБОР ФОРМЫ ОБВОДОВ КОРПУСА
§ 28. Строевая по шпангоутам
Разработке теоретического чертежа предшествует по-
строение строевой по шпангоутам. Ее форма зависит от ряда ха-
рактеристик судна, таких, как длина судна по грузовую (расчет-
ную) ватерлинию L, длина цилиндрической вставки Ац, длина но-
сового LB и кормового LK заострений, коэффициент продольной
полноты судна ср, коэффициенты продольной полноты носового срн и
кормового срк заострений, объемное водоизмещение носового VB
и кормового Ук заострений, абсцисса центра величины ±Хс, отстоя-
ние середины длины цилиндрической вставки от миделя ±х. До-
полнительными характеристиками являются безразмерные коэффи-
циенты &1~£ц/£ц	&з —фн/фк! &4=Ун/Ук.
Перечисленные характеристики связаны между собой геометри-
ческими зависимостями
V = ф ® L;
У=^н+Уц+Ук = (ф„Е„ + ^-ц+ Фк^к) ,
(7.1)
откуда
(7.2)
(fL — фнЛн “Ь
Ф = Фн + К + фк
Произведем анализ этих зависимостей, рассмотрев следующие частные
случаи.
Случай 1-й. Лн =7К = 71, фн=#фк. Тогда
7—7Ц _ 1 — fe
- L;
2
2
фн — &зфк’>
_	2(<р—fet)
(1 — ^1) (1 + ^2^з)
в самом деле Ук (У - ® 7ц)	? к -; ФК7К ® = (ф7® — ^L)
V К “Г ’ н
(7.3)
(7.4)
J____
Ун •
Ук
111
Ун
Учитывая, что —— = ki
Ук
——s-------= k2k3, будем иметь
Фн1—^Л = Д(ф-^)	1	;
2	1 -j- k2k3
(7-5)
Случай 2-й.
=7.(1—й])—k2LK. Отсюда
2 (Ф — Д)
(1 - Д) (1 + Мз) '
Т-пД-Дд фн — фк~ф1- Тогда L,ii~k2L,K\ — L (7.ц4-7,н) =
LK = -----L;
1+^2
Ф1 (7-н + 7-к) + 7-ц = Ф-Д
Ф1 (L — Дц) -j- LK = фЛ;
Ф1(1 —Д) = ф —Д;
ф — Д
Ф1 = фн = фк = -у----—
1 — к.
(7-6)
(7.7)
LK =
(7.8)
(7.9)
(7.Ю)
Случай 3-й. Дн=7.к = Д; фн = фк=ф1. Тогда
2
ф — fei
'Pi = ---— •
1 — ki
Случай 4-й. Lh=?^Lk; <Рн=#фк. Тогда
7-н =
фн = ^зфк’>
1-^1£
1 + k2
Уравнение (7.4) преобразуется к виду
_ (ф —^i) (1 +k2)
(1 — ^i) (1 + k2k3)
Для судна с заданным водоизмещением при выбранных LH и Д,-
абсцисса центра величины хс связана с коэффициентами фн и фк
зависимостями [17]
1
Фн =-----
2ЛН
20 (х — хг)
(ф-^L----
н-А.
ф
(7.П)
фк 2ЛК
, т 40 (х — хг)
(ф —Д) L 4---'--~^L
11-А-
Ф J
(если х или хс лежит в нос от миделя, то перед ним ставится знак
плюс, если — в корму, то знак минус). При отсутствии цилиндри-
112
ческой вставки, т. е, при &i=0 и х=0, формулы (7.11)
ваются в виде
Фн = —^(ф£ + 1,82хс);
фк=ту— (Ф^ — 1,82хс).
переписи-
(7-12)
Если при этом наибольший шпангоут лежит на миделе, то
2Lh = 2Lk=7,, а следовательно,
Фн-ф+1,82^-;
фк = ф—1,82
(7-13)
если середина цилиндрической вставки находится на миделе, т. е.
х = 0, то
1 Г	20хг 1
фн = 77~ (Ф —	-------— ;
2Z-h	Ij _ _Д_
ф
Фк
= -^— (Ф + ^1)Ь
20хс
Ф
(7-14)
наконец, если Ai = 0 и х = 0, то фн = фк=фь
С помощью приведенных зависимостей можно установить основ-
ные характеристики строевой по шпангоутам проектируемого судна,
используя статистические значения безразмерных коэффициентов
fei, k2, k3, kt, полученные по судам-прототипам.
При выборе формы строевой по шпангоутам необходимо учиты- .
вать также следующие соображения.
Цилиндрическая вставка в первую очередь влияет на такие
эксплуатационные качества судна, как ходкость, вместимость и
Удобство проведения грузовых работ. При заданных водоизмеще-
нии и главных размерениях удлинение цилиндрической вставки по-
ложительно сказывается на технологическом процессе постройки
судна и снижает его строительную стоимость. Как показывают мо-
дельные эксперименты и натурные испытания судов, цилиндри-
ческая вставка, позволяющая для выбранных размерений судна
заострить оконечности, уменьшает волновое сопротивление судна
при Fr = 0,244-0,26 и соответствующих им (при нормальном поло-
жении центра величины по длине) значениях <5>0,634-0,61 и
Ф>0,65^-0,625 за счет более благоприятной интерференции носо-
вых и кормовых поперечных волн. Для более тихоходных судов
(Fr = 0,124-0,14), у которых основную часть сопротивления состав-
ляет сопротивление трения, вопрос о протяженности цилиндриче-
ской вставки может решаться исходя только из требований эксплу-
5 Заказ № 1837	ИЗ
атационного характера (обеспечение наилучших грузовместимости,
удобства выполнения грузовых операций и т. п.). Вопрос о влиянии
протяженности цилиндрической вставки и ее положения по длине
судна на ходкость морских судов детально освещен в ряде работ,
например в [5]. Приведенными в них рекомендациями можно вос-
пользоваться и для судов внутреннего плавания, близких к рас-
смотренным в этих работах по соотношениям L/В, В/Т и коэффи-
циентам 6 и ср.
При этом следует учитывать, что ограничение по условиям пла-
вания осадки и длины судов внутреннего плавания в ряде случаев
приводит к необходимости увеличивать (для обеспечения задан-
ной вместимости) длину цилиндрической вставки по сравнению
со значениями, полученными
в соответствии с требованиями
ходкости.
Сказанное выше иллюстри-
руется рис. 7.1 [5]. График, по-
строенный для судов с 6
Рис. 7.1. Зависимость длины и поло-
. женин цилиндрической вставки от 6.
значения длины цилиндриче-
ской вставки LTl = Ацп + £цк
в процентах от L.
В табл. 7.1 сопоставлены
значения Ln, Lnn и Лцк, снятые
с графика рис. 7.1, с их фак-
тическими значениями для спе-
циально подобранного ряда
серийных судов внутреннего плавания, у которых 6, <р и Fr удов-
летворяют оговоренным выше требованиям. Анализ данных табл.
7.1 показывает, что для грузовых судов внутреннего плавания ха-
рактерно смещение цилиндрической вставки в корму по сравнению
с расчетным ее положением; фактическая длина цилиндрической
вставки превышает расчетную в 1,20—2,4 раза, а фактические дли-
ны Ацн, и Ацк отдельных типов судов превосходят рекомендуемые
графиком соответственно в 1,9 и в 1,64 раза. Это свидетельствует
о том, что график можно использовать только для предваритель-
ного выбора длины цилиндрической вставки и ее положения по
длине судна.	_
Коэффициент ф связан с относительными длиной /, шириной Ь,
осадкой t и отношениями главных размерений корпуса тождествен-
ными зависимостями:
6	1	1 / L \2 В
,Ф =
1
Ф = —
0 ’ /Ц в ) т ’
L
1 Т
Ь3 ( L \2 ’
(7.15)
114
Рис. 7.2. Допустимые пределы
хс
отклонения от оптималь-
ного значения.
7
1 1 В
ф =----=-------.
р /3 /М2
Поскольку для грузовых судов ср~Ь, а величина 6 существенно
влияет на вместимость корпуса при числах Фруда Fr<0,12-4-0,17
(когда относительное значение остаточного сопротивления неве-
лико), значение ф выбирается исключительно на основании требо-
ваний грузовместимости. Значения ф
при Fr>0,17 можно выбирать или в со-
ответствии с данным рис. 4.4, или с по-
мощью близких прототипов. Значение
рв первом приближении можно опре-
делить с помощью данных работы [5],
а затем уточнить его на основании ре-
комендаций, приведенных в третьей
части книги.
Результаты расчета р по форму-
ле А. Б. Карпова [14], имеющей вид
р = 0,79 + 0,3]/"б — 0,5, также требуют
корректировки, так как в ряде случаев
отличаются от фактических данных.
Например, для грузового теплохода
класса О по формуле Карпова имеем
Ррасч = 0,952, а Рфакт = 0,997, т. е.
-расч __ 0,952 _q gg. для пассажирского
Рфакт 0,997	’	1
дизель-электрохода — соответственно
Ррасч 0,984   । ду
Рфа кт	0,920
Для выбора оптимального положения центра величины, которое
позволяет добиться минимального остаточного сопротивления [5],
рекомендуется пользоваться графиком Фолькера (рис. 7.2), состав-
ленным на основании широкого обобщения данных модельных ис-
пытаний. При значениях Хс/Д отвечающих заштрихованной зоне,
сопротивление возрастает не более чем на 1%.
Для судов внутреннего плавания А. Б. Карпов [14] предлагает
зависимость
xc = 0,03L ср—0,675.	(7.16)
Однако ряд требований эксплуатационного характера противо-
речит обеим этим рекомендациям. В этом нетрудно убедиться, со-
поставив допустимые	и оптимальные	значения
(в %), снятые с графика или рассчитанные по указанной формуле
(табл. 7.2), с действительными значениями (—— j построенных
\ L /факт
пассажирских и грузовых судов (табл. 7.3). Рекомендации по
5*	115
м sr	о							
		18,2	20,0 17,2	20,0 18,3	27,5 18,3	30,0 22,8	20,0 2,0	in
								
	S	20,0	СЧ СЧ	—	сч со"	О сч со	31,5 16,6	ОО	LO
	О	44,2	LQ	СО	! 45,0 44,3	60,0 ! 44.3	55,0 33,4	°' °. §	о"
	S	48,6	' 49,5 35,2	36,9 27,2	36,9 46,5	57,75 24,4	1 29,2 3,6	о о?
^цн	1 % от L I	26	25,0 25,8	25,0 26,0	32,5 26,0	25,0 10,6		о 1О
	S	28,6*	LQ	СЧ с7	сч	LQ	О о"	СО СЧ	О	СО o' сч	сч	26,25 7,74	оо	ю
«О		СО	С"-	О	Ю	СЧ —	О’—СЧьОГ- 00	Г-	00	оо	Т-	гО o'	о	о	о	о	о						
©		о	со	оо	—	со —-	О	СЧ	СЧ	СО 00	г-.	со	оо	Г-	СО о	о	о	о	о	о						
£		со	оо ю	о	О	СО	—	£3 —«	сч	СЧ	—	СЧ О	о"	О	О	О	°						
		о	о	ю	о	о	о О	СЧ	—	Ю	СО	о —•	Q0	со	О	О						
|	Типы судов		Сухогрузные » » Танкеры Грузопассажирские »						
внЯАэ ээв1<м		g	О	а.	g	о	©						
В1ЯЭ -odu dawoH		—	со	*£	о	оо О	со	сч	£-	со	со с-	&>	~«	Си	00	ю о						
Здесь и далее в числителе даны рекомендованные, а в знаменателе фактические значения.
116
выбору хс (фактические данные для построенных судов) даются
в третьей части книги.
Таблица 7.2
Типы судов	Ф	/М \ L /опт	\ L / Доп	хс L	
		п	Фолькеру	По Карпову	Фактиче- ское
Пассажирские	0,713	+0,6	От —0,6 до +1,8	+ 1,0	— 1,89
»	0,618	—2,0	От —4,1 до —1,1	-1,15	—0,15
»	0,663	—1,0	От —2,5 до 0	—0,69	— 1,1
Грузовые	0,819	+2,0	От +0,9 до +3,2	+ 1,57	—0,77
То же смешанного пла-	0,783	+ 1,7	От +0,4 до +3,1	+ 1,43	—0,89
вания					
Таблица 7.3
Типы судов	ХС Значения — (в %) для судов класса L			
	л	[	р	|	о	|	м			
Пассажирские и грузопасса- жирские Грузовые	—0,62—(—2,2) —0,20—(-2,9)	-1 ,4-(-3,3) —1,76— (+2,03)	—1,66—( + 1,75) —1,57—(-' 1,85)	—0,96—( + 0,14)
Танкеры	-2,2	--1,1	+ 0,3-(+1,0)	-0, 57—( + 1,1)
Толкачи	—	—0,43—( + 3,9)	+ 0,8—( + 5,2) В редких случаях —0,2—(—0,4); -г5,7	—
При установлении оптимальных элементов строевой по шпан-
гоутам, определяющей характеристикой которых является ходкость,
следует проводить модельные, а при переходе к серии и натурные
испытания. В тех случаях, когда вопросы ходкости подчинены
обеспечению требуемых эксплуатационных качеств, рекомендуется
пользоваться указаниями, приведенными в третьей части книги,
или безразмерными характеристиками строевых kt, k2, k3 и судов-
прототипов, проверенных в эксплуатации.
Выбранные в соответствии с приведенными указаниями LB, Ln,
Д,-, р, ср, и необходимо откорректировать с учетом рекомен-
дации § 22, после чего можно приступить к построению строевой по
Шпангоутам.
Для вычерчивания ее носового и кормового заострений может
быть использован ряд приемов, в частности, таких, как построение
117
строевой по шпангоутам с использованием равновеликих площадей
и с применением аналитических зависимостей.
Рассмотрим первый прием. Из рис. 7.3 следует, что объемное
водоизмещение носового и кормового заострений будет
Гн— 2 Ьн> Гк— 2 LK,
откуда
Поскольку Кн = фн®Тн и Ук = фк®^к, ТО
^н = (2фн 1) й; )
Йк = (2фк-1)®. J
Определив Йн и Йк, можно построить по методу равновеликих пло-
щадей носовое и кормовое заострения строевой. Затем следует со-
поставить их очертания с очертаниями строевых по шпангоутам
построенных судов того же типа и класса.
Для построения строевой по шпангоутам с помощью второго
приема, который позволяет получить плавное очертание ее заостре-
ний и придает им форму, характерную для судов данного типа,
задаются уравнением кривой или используют предварительно вы-
численные ординаты кривых в виде таблиц и диаграмм. В частно-
сти, используют кривые, заданные уравнением у=(1—хп)2 в без-
размерных координатах, где п — положительное число. Поскольку
при х=1 первая производная у' = 0, полученная кривая будет слу-
жить касательной к основанию. Коэффициенты <рн или срк для такой
строевой
с	2	1
Ф„ Ги' = ydx = 1--------1-------.
н (к) о	п + 1 2п +1
откуда
зф,,к, + Гф;м + Вф.
4(1-Ч’н(к))	'
Таким образом, для любого значения фН(К) можно определить
показатель п, а следовательно, и численные значения ординат но-
118
сового и кормового заострений для любого значения х, заданного
в долях длины носового или кормового заострения.
При построении очертания строевой желательно установить
абсциссу, соответствующую точке перегиба. Приравняв нулю вто-
рую производную от у по х, получим
п / Г
1 / Л — 1
2/1—1'
Ординаты строевых, заданных аналитическими кривыми, могут
быть вычислены для любого значения х и сведены в таблицу. Рас-
сматриваемый прием используется преимущественно в исследова-
тельских работах, ибо он создает широкие возможности для
анализа очертаний строевых при <p = const или же сопоставления
очертаний для выбранной аналитической кривой при различных
значениях ср.
Построение строевых по шпангоутам с помощью таблиц орди-
нат Хогга [27] или ординат В. Л. Поздюнина [31; 32] для судов
внутреннего плавания не может быть рекомендовано.
Приемы построения теоретического чертежа судна внутреннего
плавания ничем не отличаются от приемов, подробно изложенных
в работах, посвященных проектированию морских судов [27; 31—32],
поэтому мы считаем возможным ограничиться ссылкой на указан-
ные работы, а также на относящуюся к речным судам работу [17]
(построение теоретического чертежа с использованием метода без-
размерных коэффициентов и равновеликих площадей).
Необходимо подчеркнуть, что современные достижения в обла-
сти математики, вычислительной техники и применения ЭВМ по-
вышают возможности аналитического описания поверхности судна,
которое имеет особое значение для начальных стадий проектирова-
ния. Можно назвать, например, предложенный Б. А. Троицким спо-
соб аналитического выражения поверхности судна по заданным
главным размерениям и коэффициентам полноты, обеспечивающей
минимальное сопротивление [40]. Время, необходимое для построе-
ния теоретического чертежа указанным способом, составляет всего
лишь около 15 ч (примерно 4 ч на подготовку исходных данных
и расчеты на ЭВМ и 11 ч на вычерчивание теоретического чертежа
по точкам). Кроме этого, представляет интерес метод В. А. Пер-
вова, который, не решая задачи о форме корпуса, оптимальной
в отношении ходкости, дает возможность с помощью ЭВМ анали-
тически выразить обводы систематической серии моделей судов,
предназначенной для буксировочных и самоходных испытаний
в бассейне [27].
§ 29. Рекомендации по выбору формы
обводов корпуса
При выборе формы обводов корпуса и разработке теоретиче-
ского чертежа проектируемого судна необходимо учитывать все
требования, предусмотренные техническим заданием. Однако мно-
гие из них противоречат друг другу, поэтому все характеристики,
119
определяющие форму корпуса судна, не могут быть приняты в оди-
наковой мере оптимальными.
Наиболее обоснованным является выбор такой формы обводов
корпуса, которая при выполнении других основных требований
к проектируемому судну обеспечивает заданные пропульсивные
показатели (скорость, тягу на гаке) при наименьшей мощности
главных двигателей. Если же мощность задана, то должны быть
достигнуты наивысшие пропульсивные показатели судна. В обоих
случаях необходимая мощность зависит не только от буксировоч-
ного сопротивления, но и от эффективности работы движительного
комплекса, на к. п. д. которого существенно влияет взаимодей-
ствие движителей с корпусом судна. Таким образом, форма кор-
пуса и его выступающих частей должна приниматься с учетом
условий работы движительного комплекса за кормой судна.
При выборе формы обводов корпуса следует также учитывать
требования, связанные с обеспечением мореходности судна на вол-
нении (снижение амплитуд качки и ее порывистости, уменьшение
потери скорости и заливаемости). Форма обводов корпуса во мно-
гом определяется и требованиями к остойчивости и управляемости
судна. Соотношения главных размерений и коэффициенты полноты
также влияют на вес корпуса.
Из сказанного следует, что форма обводов корпуса, принятая
из условия обеспечения необходимых пропульсивных качеств,
в дальнейшем должна быть приведена в соответствие с другими
основными требованиями, предъявляемыми к данному судну. Окон-
чательное решение о форме обводов корпуса принимается после
сопоставления важнейших технико-эксплуатационных и экономи-
ческих показателей, полученных для нескольких вариантов проек-
тируемого судна, модели которых испытывались в опытовом бас-
сейне. Изложенные выше положения свидетельствуют также о том,
что статистические данные по построенным ранее однотипным су-
дам не всегда позволяют получить обоснованное представление
об элементах и обводах корпуса, обеспечивающих оптимальные
пропульсивные качества, поэтому при проектировании судна при-
ходится учитывать рекомендации, которые можно использовать
лишь для оценки допустимых пределов изменения тех или иных
параметров формы корпуса, не являющихся в общем случае наи-
выгоднейшими.
Численные значения параметров, характеризующих форму об-
водов корпуса, предварительно определяются на основании анализа
результатов буксировочных испытаний нескольких серий моделей [5]
и корректируются с учетом имеющегося опыта проектирования,
постройки и эксплуатации однотипных судов. Во многих случаях
оптимальные значения таких параметров ориентировочно можно
определить по результатам приближенных расчетов буксировоч-
ного сопротивления нескольких вариантов проектируемого судна,
учитывая соотношение между составляющими сопротивления и воз-
можность их уменьшения в результате надлежащего выбора формы
обводов корпуса при заданных значениях относительной скорости
120
судна. Затем следует сопоставить эффективность работы движи-
тельного комплекса около корпуса для этих вариантов судна.
Рекомендации по выбору формы обводов корпуса [5] относятся
преимущественно к морским судам, у которых обычно В/7<3,04-3,4
и £/Т<25. Обтекание корпуса таких судов имеет трехмерный ха-
рактер, особенно в носовой й кормовой оконечностях (рис. 7.4,а).
Вследствие этого гидродинамическое давление и касательные на-
пряжения, распределенные по смоченной поверхности, изменяются
не только вдоль корпуса, но и по осадке. Линии тока на рис. 7.4, а
а.)
в носовой оконечности корпуса морских судов несколько откло-
няются вниз и веерообразно расходятся в направлении основного
потока воды. На поверхности борта в средней части корпуса и
в корме транспортных судов, имеющих большую цилиндрическую
вставку, линии тока располагаются в плоскостях, приблизительно
параллельных плоскости конструктивной ватерлинии. Небольшие
отклонения наблюдаются лишь в корме (около 17—19 теоретиче-
ских шпангоутов). Здесь линии тока несколько поднимаются вблизи
конструктивной ватерлинии' следуя за волновым профилем, а около
основной плоскости они отклоняются вниз.
Ввиду ограниченной осадки судов внутреннего плавания отно-
шения В/7' и L/T у таких судов получаются значительно больше,
чем у морских. Так, у судов класса О значения В/Т и L/Т дости-
гают соответственно 5,0 и 50. Суда класса Л могут иметь отноше-
ния В/Т^Ю и L/T^IG. При «плоской» форме корпуса (с боль-
шими значениями В/Т и L/Т) получается и несколько иной харак-
тер его обтекания, чем у морских судов. В рассматриваемом случае
121
Рис. 7.5. Форма обводов корпуса пассажирских судов.	Рис. 7.6. Форма обводов корпуса грузовых судов.
линии тока на рис. 7.4, б еще более резко отклоняются от направ-
ления основного потока воды на значительной части длины кор-
пуса (особенно в оконечностях). Зато в средней части корпуса
линии тока преимущественно располагаются не по бортам, а по
днищу судна, где наблюдается некоторый переход к двумерному
обтеканию его поверхности.
Рис. /.7. Форма обводов корпуса толкачей (а) и толкаемых барж (б).
Отмеченные особенности обтекания корпуса судов внутреннего
плавания являются причиной того, что параметры, определяющие
форму его обводов, обычно существенно отличаются от оптималь-
ных по величине буксировочного сопротивления. В частности, чтобы
обеспечить достаточную заостренность корпуса и тем самым сни-
зить остаточное сопротивление, во многих случаях приходится уве-
личивать относительную длину (или отношение L/В) по сравнению
с рекомендуемой для морских судов. Однако это увеличивает смо-
ченную поверхность судна, а следовательно, и сопротивление тре-
ния. В связи с указанным характером обтекания корпуса судов
внутреннего плавания при разработке их теоретического чертежа
123

особое внимание следует уделять выбору формы носовых и кормо-
вых обводов (рис. 7.5—7.7).
Носовые обводы корпуса самоходных судов внутреннего плава-
ния необходимо выбирать таким образом, чтобы обеспечить все-
мерное снижение волнового сопротивления, особенно при движении
на мелководье и в каналах. В этих условиях при скорости движе-
ния, близкой к критической, образуется одиночная (подпорная)
волна непосредственно за форштевнем судна (см. рис. 7.4,6), и
здесь возникает зона наибольших волновых давлений, которые
можно уменьшить, применив S-образные ватерлинии, способствую-
щие заострению носовых обводов корпуса, а также пологие ба-
токсы в сочетании с умеренно U-образными (ложкообразными)
шпангоутами. На некоторых судах применяются носовые шпан-
гоуты, форма которых является переходной от ложко- к клинооб-
разной (V-образной). Повышению ходовых качеств судна на вол-
нении способствует некоторый развал бортов в надводной части
корпуса.
Особое внимание следует уделять выбору кормовых обводов
винтовых судов. При этом необходимо выполнить следующие ос-
новные требования: предотвратить интенсивный срыв вихрей с кор-
мовой оконечности, уменьшить дифферент на корму (см. рис. 7.4, б)
при движении судна по ограниченному фарватеру; разместить
винты предельно допустимого диаметра и обеспечить нормальные
условия работы движительного комплекса (свободное подтекание
воды, исключение подсоса атмосферного воздуха и т. п.).
Суда, предназначенные для эксплуатации в условиях доста-
точно глубокого фарватера, могут иметь V-образные кормовые об-
воды, обеспечивающие снижение сопротивления формы и свобод-
ное подтекание воды к гребным винтам. Однако такие обводы кор-
пуса не способствуют уменьшению ходового дифферента судна при
движении на мелководье и в каналах. В данном случае целесооб-
разно применять кормовые обводы типа «плоская ложка» или
«сани». Если суда предназначаются для эксплуатации в условиях
развитого ветрового волнения, то во избежание ударов волн о кор-
мовую оконечность корпуса желательно придавать ей ложкообраз-
ную форму, а шпангоутам — некоторую килеватость.
Чтобы выполнить требования, связанные с размещением движи-
тельного комплекса и обеспечением нормальных условий его ра-
боты, днищевой ветви кормовых шпангоутов в месте расположения
комплекса необходимо придать вогнутую форму; при этом скула
должна надежно прикрывать гребные винты. Винты большого диа-
метра на мелкосидящих судах, а также на всех буксирах-толкачах
целесообразно размещать' в тоннелях. Их форма должна обеспе-
чить безотрывное обтекание кормовой оконечности корпуса перед
гребными винтами и в месте их расположения, а также не допу-
скать подсоса воздуха к ним при переднем и заднем ходе судна [5}.
Если осадка судна кормой достаточна для размещения винтов
оптимального диаметра, то во многих случаях можно ограничиться
устройством полутоннелей.
124
Несамоходные суда внутреннего плавания (например, толкае-
мые баржи) должны иметь повышенную грузоподъемность при
ограниченной осадке, а также достаточно простую форму обводов
в оконечностях, не вызывающую, однако, существенного возраста-
ния вязкостного сопротивления. Обычно для таких судов харак-
терны ложко- или санеобразные обводы корпуса в оконечностях
и цилиндрическая вставка большой протяженности (до 0,65Т).
В значительной мере это распространяется и на самоходные гру-
зовые суда.
Дополнительные сведения об особенностях выбора формы кор-
пуса судов различных типов приведены в третьей части книги.
Глава VIII
ПРОПУЛЬСИВНЫЕ КАЧЕСТВА
СУДОВ И СОСТАВОВ
§ 30.	Особенности обеспечения
пропульсивных качеств судов
внутреннего плавания
Одной из наиболее важных и сложных задач, возникающих при
проектировании судов, в том числе и внутреннего плавания, яв-
ляется обеспечение заданных пропульсивных качеств — скоростных
или тяговых. Решение этой задачи включает в общем случае вы-
бор формы обводов корпуса, определение мощности энергетической
установки, выбор типа и конструктивных элементов движительного
комплекса, расчет ожидаемой скорости хода (или тяги на гаке для
буксира) при принятой мощности главных двигателей судна и т. п.
Сравнительная оценка пропульсивных качеств различных судов
или составов (буксируемых, толкаемых) обычно производится для
случая их установившегося движения со скоростью, которая при-
нята в расчете ходкости и может быть достигнута при номиналь-
ной мощности главных двигателей самоходного судна (в том числе
буксира или толкача). В частности, заданное значение этой ско-
рости v =const для небуксирного судна или состава барж, букси-
руемого на тросе, обеспечивается, если выполняются условия
рж = Я; Рж = ₽б+/,	(8.1)
где Рек — полезная тяга, создаваемая движительным комплексом
судна; R или /?б— буксировочное сопротивление судна (без движи-
телей); Z— тяга на буксирном гаке, равная сопротивлению букси-
руемого состава барж, т. е. Z=RC-
В общем случае движительный комплекс судна может состоять
из нескольких движителей, как правило, имеющих одинаковые эле-
менты. Тогда полезная тяга комплекса будет Рек = хРе, где
Ре — полезная тяга каждого движителя, ах— их число.
Для сравнительной оценки пропульсивных качеств судов и со-
ставов используются различные характеристики. Так, для небук-
125
сирных судов, движительный комплекс которых обычно выбирается
из условия обеспечения скорости полного хода, применяется про-
пульсивный коэффициент
_ NR = Рек«	РеУ
NpK 75Wp	75Ур
где Np	—буксировочная мощность судна, л. с. (при R
(8.2)
в кгс, v в м/с); NPK = xNp — общая мощность, затраченная на ра-
боту движительного комплекса, a Np — мощность, подведенная
к каждому из движителей.
Численные значения -q различных судовых движителей при ос-
новном (расчетном) режиме их работы изменяются в широких пре-
делах— от 0,35 до 0,75. У сравнительно крупных винтовых судов
внутреннего плавания, движущихся со скоростью v = 18-4-25 км/ч,
ц = 0,554-0,68. Иногда в пропульсивный коэффициент включают не
только гидромеханические потери, но и потери, возникающие в ва-
лопроводе и в передачах. Тогда для судна с дизельной установкой,
имеющей общую мощность NeK=xNe, этот коэффициент будет
П' = Wlr,
(8-3)
где г|го и т]г — соответственно к. п. д. валопровода и к. п. д. пере-
дачи (зубчатого редуктора, гидромуфты и т. п.), причем обычно
ПЛ = ^ = 0,93—0,95.
У ек
Наиболее общей характеристикой скоростных показателей
судна, имеющего водоизмещение D, является величина
Dv	Ю3	,
гщ =------=-------и
75Уск	R/D	’
(8-4)
и вклю-
и удель-
называемая пропульсивным качеством. Величина г]Д>1,0
чает не только все виды потерь, перечисленные ранее, но
ное буксировочное сопротивление — . Благодаря этому учитыва-
ется и целесообразность выбора той или иной формы судовых об-
водов (см. § 34).
Движительный комплекс буксирных судов обычно выбирается
из условия обеспечения требуемой тяги на гаке при заданной ско-
рости хода с составом барж. В этом случае используется буксиро-
вочный коэффициент
Zu	л
Zv
содержащий тяговую мощность судна Nz~—— и отличающийся
75
п
от ц только на величину Ацб = 1-2-, которая учитывает мощность
Рек
NpK, затрачиваемую на преодоление сопротивления /?б = Я?к —
Поскольку при обычных скоростях буксировки (v = 84-12 км/ч)
(8.5)
126
сопротивление Въ-^Рек, то Ацб<^т|> а Пг~Л- Это видно, например,
из рис. 8.1, на котором показано соотношение между различными
видами потерь мощности или соответствующими величинами r|, цх,
t]ro, гр. для буксира-толкача.
Наряду с коэффициентом значения которого при указанных
выше скоростях буксировки достигают 0,30—0,45, часто применяется
так называемая удельная тяга Z —---. Обычно значения/
Мрк Уек
изменяются в пределах от 9 до 12 кгс/л. с. при скоростях v = 12-4-
-4-8 км/ч и до 18—20 кгс/л. с. для швартовного режима (о = 0).
чей, чем для морских судов, в	vs	vogx и
Ограничение осадки приводит
к тому, что корпусу судов Рис- 8Л Баланс ™ости бУксиРа-тол-
внутреннего плавания прихо-
дится придавать специфиче-
скую «плоскую» форму обводов — с большим отношением В/Т
(до 7—10 и выше). Вследствие этого смоченная поверхность таких
судов при прочих равных условиях будет больше, чем у морских
судов с обычным для них отношением В/7'^2,5. «Плоская» форма
обводов неблагоприятно влияет и на распределение гидродинами-
ческих сил вдоль смоченной поверхности судна. Указанными об-
стоятельствами объясняется более высокое удельное сопротивле-
ние В/D судов внутреннего плавания по сравнению с близкими
к ним по скорости и водоизмещению морскими судами. Сопро-
тивление движению судов на внутренних водных путях возрастает
вследствие ограниченной глубины и ширины фарватера.
Ограниченная осадка затрудняет также размещение движи-
тельного комплекса судна. В этом случае не только уменьшается
предельно допустимое гидравлическое сечение судовых движите-
лей, но и ухудшаются условия подтекания воды к ним. Вслед-
ствие этого снижается эффективность действия движительного
127
комплекса при всех режимах работы главных двигателей. Двц-
жительный комплекс судов, предназначенных для плавания по
мелководному или засоренному фарватеру, должен быть надежно
защищен от повреждений. Мероприятия же, применяемые для за-
щиты комплекса приводят, в свою очередь, к еще большему сни-
жению эффективности его работы.
Все сказанное выше также свидетельствует об особой важности
изыскания специальных мероприятий по улучшению пропульсив-
ных качеств судов внутреннего плавания. Эти мероприятия должны
снизить удельное буксировочное сопротивление судов и составов
и повысить эффективность работы движительного комплекса.
Трудности решения задачи, связанной с обеспечением возможно
меньшего буксировочного сопротивления, обусловлены прежде
всего тем, что его величина зависит от многих характеристик
формы корпуса, которые по-разному влияют на эксплуатационно-
экономические показатели и навигационные качества судна. Это
приходится учитывать при выборе оптимальной формы судовых
обводов в каждом конкретном случае (см. § 29).
Движительный комплекс, обеспечивающий заданные пропуль-
сивные качества судна, должен удовлетворять ряду требований,
определяемому главным образом назначением и условиями экс-
плуатации данного судна.
При выборе типа движительного комплекса судна необходимо
учитывать прежде всего некоторые общие требования. К ним отно-
сятся: достаточно высокая эффективность действия движительного
комплекса на основном (расчетном) режиме работы и возможно
меньшая чувствительность к его изменению, относительно малый
вес комплекса, умеренные габариты и удобство размещения вблизи
корпуса с выбранной формой обводов, возможно меньшая стои-
мость проектирования, изготовления и эксплуатации, простота об-
служивания, надежность работы в заданных условиях плавания
судна и продолжительный срок службы без ремонта и замены, бла-
гоприятное влияние на управляемость, мореходность и обитаемость
судна. Движительный комплекс мелкосидящих судов должен удов-
летворять и некоторым специфическим требованиям, которые
сводятся к следующему: использование относительно большой мощ-
ности энергетической установки при малой осадке судна, возмож-
ность применения высокооборотных главных двигателей, приспо-
собленность к работе в условиях мелководья, в каналах и т. п.;
защищенность от повреждений при движении судна по засоренному
фарватеру (например, по лесосплавным рекам).
§ 31.	Приближенные способы расчета
буксировочного сопротивления
На ранних стадиях проектирования судна, до начала испытаний
его модели в опытовом бассейне, приходится использовать прибли-
женные способы расчета буксировочного сопротивления (или
буксировочной мощности Nr). Если при этом еще не разработан
128
теоретический чертеж судна, то смоченная поверхность й голого
корпуса (без выступающих частей) обычно определяется по эмпи-
рическим формулам. Так, для судов внутреннего плавания с обыч-
ными (нетоннельными) кормовыми обводами можно рекомендо-
вать формулу В. Л. Ковалева и Ю. Л. Шацмана, которую удобно
представить в виде
Й = ®К!з,	(8.6)
где V—водоизмещение судна (м3); <o = Q/V’/j —относительная
смоченная поверхность, определяемая по графику рис. 8.2.
Рис. 8.2. Влияние формы корпуса на смоченную поверхность судов.
Смоченная поверхность судна с выступающими частями корпуса
обычно на 1—2% больше значения Й, вычисленного по формуле
(8.6), а при установке скуловых килей Й увеличивается до 3%.
У судов с тоннельными обводами полученное таким образом зна-
чение Й должно быть увеличено на 2—3% для каждого тоннеля
с кормовым свесом и на 1—2% для полутоннеля.
Все приближенные способы расчета сопротивления R (или мощ-
ности NR) можно разделить на две основные группы. К первой
относятся способы, позволяющие непосредственно определить зна-
чения R или Nr, а ко второй — способы расчета только остаточного
сопротивления Ro. Способы второй группы более обоснованны и
надежны, поскольку при разработке и тех и других обычно исполь-
зуются результаты буксировочных модельных испытаний, позво-
ляющие пересчитать на натуру лишь Ro.
129
Для водоизмещающих судов внутреннего плавания обычно при-
меняется приближенный способ пересчета значений коэффициента
остаточного сопротивления
(где р — плотность воды) при различных относительных скоростях
движения (числах Фруда)
Fr = -4r	(8.8)
Г gL
с использованием зависимости £0 (Fr) для судна-прототипа [5].
Коэффициент сопротивления трения t# (для эквивалентной техни-
чески гладкой пластины) и надбавка А£ на влияние всех дополни-
тельных составляющих сопротивления (от шероховатости поверх-
ности, выступающих частей корпуса, воздуха) определяются в дан-
ном случае так же, как и при пересчете результатов буксировочных
модельных испытаний на натуру.
Выбранный прототип обычно несколько отличается от проекта- .
руемого судна соотношениями главных размерений и коэффициен-
тами полноты, которые в той или иной мере определяют форму
подводной части корпуса и поэтому влияют на величину £0 при
заданном значении Fr = const. Различие в значениях какой-либо
геометрической характеристики корпуса обоих судов учитывается
«коэффициентом влияния», представляющим собой поправку к ис-
ходному значению £0 (для прототипа) и вводимым в предположе-
нии, что прочие характеристики корпуса остаются неизменными [5].
Следовательно, такой способ пересчета зависимости £0 (Fr) не при-
водит к существенным погрешностям лишь при условии, что соот-
ветствующие характеристики формы корпуса для данного судна и
его прототипа отличаются сравнительно мало.
Наименьшее различие должно быть в значениях I — LTV'1* и
Ф = 6/р проектируемого судна и прототипа, характеризующих рас-
пределение объема подводной части корпуса по его длине (см. § 21,
22) и поэтому существенно влияющих на остаточное сопротивление.
Сказанное распространяется также на L/В и 6, если их используют
вместо I и ф при пересчете зависимости £0 (Fr) для данного судна
по прототипу. Несколько большее различие можно допустить в ве-
личине BfT, поскольку ее изменение в пределах, приемлемых для
судов данного типа, сравнительно мало влияет на остаточное со-
противление, причем сам характер влияния В/Т на £0 зависит глав-
ным образом от того, какие из прочих геометрических характери-
стик корпуса (например, I или L/В) сохраняются неизменными.
Влияние особенностей речного фарватера на буксировочное со-
противление и характер зависимости /?(и) наиболее достоверно
учитывается на основании материалов испытаний модели данного
судна. Если такие материалы отсутствуют, то приходится исполь-
зовать приближенные способы оценки изменения R в условиях
мелководья, течения, уклона русла реки и т. п. [5].
130
7/Иф) и рг„ф = -—==- = Fr 1/
В практике проектирования речных судов с относительно малой
осадкой наиболее часто приходится приближенно учитывать влия-
ние ограниченной глубины фарватера Нф на буксировочное сопро-
тивление. Если судно движется на мелководье с докритическими
скоростями хода (и<	то возрастание сопротивления по
сравнению с его значением на глубокой воде (Нф/Т—>~оо или
Т/Нф—>0) находится из соотношения
Аоо
которое зависит в общем случае от двух параметров — Нф!Т (или
---. Значения хнф рекомендуется
Яф
принимать по приближенным способам, разработанным на основа-
нии результатов анализа и обобщения экспериментальных данных
для типовых речных судов [5].
Наиболее достоверным способом определения сопротивления
воды движению толкаемых составов ДСт является пересчет резуль-
татов их модельных испытаний на натуру (5]. При отсутствии экспе-
риментальных материалов, полученных для данного состава, обычно
используются различные приближенные способы расчета сопротив-
ления Дст. Наиболее распространен способ, предложенный
В. В. Звонковым для составов барж при буксировке на тросе.
В дальнейшем этот способ был распространен и на толкаемые со-
ставы. Тогда Ret при заданной скорости движения состава v и из-
вестном значении коэффициента счала &ст можно определить по
формуле
яст=*ст[ + ’	(8Л0)
\ I—1	/
где пс — общее число барж в составе; Ri— сопротивление каждой
баржи при скорости и; Дт— сопротивление движению толкача с той
же скоростью, но без барж. Значения kCT для различных жестко
счаленных составов, в которые входят толкач и одинаковые баржи
с ложко- и санеобразными обводами в оконечностях корпуса,
р
в среднем равны 0,75—0,85. Коэффициенты счала &сб = Для
i=l
буксируемых составов барж следует определять с учетом влияния
Длины буксирного троса на их сопротивление [3; 5].
§ 32.	Типы движительного комплекса
судов внутреннего плавания
На пассажирских судах внутреннего плавания, за исключением
Мелкосидящих, обычно применяются открытые гребные винты
(рис. 8.3, а). Диаметр таких винтов 7)ВДОп, предельно допустимый
131
по условиям их размещения за корпусом судна, как правило, не
превышает 0,80—0,85 и 0,70—0,75 расчетной осадки кормой Тк
соответственно при одно- и многовальной установке. Это позволяет
обеспечить необходимое погружение оси винта /гв под поверхность
воды при расчетной осадке судна и достаточный зазор А между
концами лопастей винта и наружной обшивкой корпуса.
Рис. 8.3. Типы движительного комплекса.
Повышению пропульсивного коэффициента ц судов с откры-
тыми гребными винтами способствуют различные гидромеханиче-
ские и конструктивные мероприятия. Их следует выбирать таким
образом, чтобы можно было обеспечить наиболее благоприятное
взаимодействие между гребными винтами, корпусом судна и всеми
частями движительно-рулевого комплекса данного типа (винт^
руль).
132
Можно достичь более равномерного распределения скоростей
попутного потока, образующегося за кормой судна, если его шпан-
гоутам в месте расположения гребных винтов придать U-образную
форму типа «ложка» или «сани». Уменьшению силы засасывания,
возникающей на обшивке корпуса при работе винтов, способствуют
пологие батоксы кормовой оконечности, особенно при подрезе дей-
двуда. Однако кормовые шпангоуты U-образной формы увеличивают
буксировочное сопротивление судна по сравнению с его значением
при V-образных шпангоутах, а подрез кормового дейдвуда может
вызвать ухудшение устойчивости движения судна на прямом курсе.
Поэтому во многих случаях повышение пропульсивного коэффи-
циента достигается не изменением формы кормовых обводов, а ра-
циональным размещением гребных винтов относительно корпуса
судна и взаимным расположением винта и руля. Так, по мере уда-
ления гребного винта от корпуса судна уменьшается сила засасы-
вания на его обшивке, поэтому зазор между концами лопастей
открытого винта и наружной обшивкой корпуса (рис. 8.3, а) дол-
жен быть таким, чтобы выполнялось условие (0,124-0,18)£)в.
Нижний предел значений рекомендуется для относительно тихоход-
ных судов, а верхний — для быстроходных. Во многих случаях,
чтобы обеспечить требуемый зазор А, образующую лопастей винта
наклоняют в корму до 8—10° (иногда до 15°). При достаточно боль-
шом А уменьшается опасность вибрации кормовой оконечности
корпуса судна во время работы гребных винтов.
За гребным винтом обычно размещается руль с обтекаемой
формой сечений, который уменьшает потери на создание окружных
вызванных скоростей (т. е. на закручивание струи винта). Все
нерабочие детали винта (ступица, обтекатель), рули и выступаю-
щие части корпуса следует располагать относительно друг друга
таким образом, чтобы максимально уменьшить потери на вихре-
образование, возникающие при работе винта за кормой судна.
Диаметр винтов, расположенных в тоннелях кормовой оконеч-
ности корпуса мелкосидящих судов (рис. 8.3,6), может достигать
1,20 Тк. При этом зазор между концами лопастей винта и сводом
тоннеля должен удовлетворять условию A^=0,05DB (но не менее
75—100 мм). Гребной винт, установленный в тоннеле, работает как
полностью погруженный движитель, но с меньшими нагрузками,
чем у открытого винта с диаметром £)в доп^ (0,754-0,85) Тк. Благо-
даря этому к. п. д. винта повышается и обеспечиваются удовлетво-
рительные скоростные или тяговые качества судна даже при срав-
нительно малой осадке (до 0,7—0,8 м). Однако при работе гребного
винта в тоннеле возникают дополнительные потери мощности на
подъем воды до уровня его свода, которые возрастают с увеличе-
нием £)В/ГК, приводя к снижению ц, особенно при диаметре винта
(1,15^1,20) Гк.
На буксирах-толкачах и грузовых судах, плавающих по внут-
ренним водным путям и имеющих обычные или тоннельные об-
в°Ды корпуса, целесообразно применять движительный комплекс
гРебной винт — направляющая насадка (рис. 8.3,в). Комплекс
133
винт — насадка работает на таких судах с относительно большими
нагрузками и имеет более высокий к. п. д., что объясняется умень-
шением значительных потерь на создание осевых вызванных ско-
ростей в струе гребного винта (из-за встречного потока насадки),
а также потерь, обусловленных перетеканием воды у концов ло-
пастей винта (благодаря малому зазору \,,>-И0ч-15 мм). В то же
время потери мощности, затраченной на преодоление вязкостного
сопротивления насадки, уменьшающего ее упор, при больших на-
грузках комплекса относительно малы. Однако эти потери резко
возрастают при малых нагрузках, характерных для работы, напри-
мер, движителей быстроходных судов, поэтому комплекс винт —
насадка в данном случае оказывается менее эффективным, чем
открытые винты.
На мелкосидящих судах внутреннего плавания (при осадке
7^0,7 м) часто применяются осевые водометы (рис. 8.3,г). Дви-
житель этого типа можно рассматривать как рабочее колесо про-
пеллерно-осевого насоса или как гребной винт, расположенный
в водопроточной трубе, которая охватывает концы его лопастей
с минимальным зазором (Ав~ 10 мм). Водометный движительный
комплекс бывает одно- или многоступенчатым (с двумя или тремя
одинаковыми винтами), а выброс струи — подводным, атмосферным
или полуподводным, без поджатия струи или с поджатием ее на
выходе из трубы. Чтобы уменьшить нагрузку и тем самым повысить
эффективность работы, диаметр винта водомета следует выбирать
относительно большим (до 1,5, а иногда даже до 1,7 Тк). Такой
винт, расположенный в трубе, входное отверстие которой имеет
защитную решетку, не будет повреждаться при плавании судна по
мелководным и засоренным рекам.
По условиям работы водометный движитель занимает промежу-
точное положение между гребным винтом в направляющей насадке
и рабочим колесом осевого насоса. С увеличением скорости или
осадки судна, т. е. с уменьшением нагрузки движителя, эффектив-
ность его действия снижается более резко, чем у комплекса винт —
насадка. Это объясняется интенсивным возрастанием гидравличе-
ских потерь в водопроточной трубе, имеющей значительную длину
(до 2—3 £>в) и сложную форму. Потери мощности возрастают еще
и потому, что во многих случаях винт водомета работает не только
как судовой движитель, создающий необходимый упор, но и как
осевой насос, поднимающий воду на некоторую высоту.
Непосредственно за винтом в водопроточной трубе (рис. 8.3, г)
обычно устанавливают спрямляющий аппарат — контрпропеллер,
который уменьшает потери мощности, связанные с закручиванием
струи за винтом, повышая тем самым его к. п. д. на 3—6°/о. Эффек-
тивность применения контрпропеллера с неподвижными лопастями
объясняется в данном случае тем, что нагрузка винта, работаю-
щего в трубе, остается практически постоянной в достаточно ши-
роком диапазоне изменения скорости судна. В корму от выходного
сечения водопроточной трубы обычно располагается реверс-рулевое
устройство (РРУ) для изменения направления выброса струи дви-
134

жителя из трубы. Таким образом получается движительно-рулевой
комплекс, который может работать в сочетании с нереверсивными
главными двигателями судна.
На водоизмещающих мелкосидящих судах, имеющих умеренные
скорости движения, обычно применяются одноступенчатые осевые
водометы с горизонтальным полуподводным выбросом струи без
поджатия в выходном сечении трубы. Ее входное сечение плавно
сопрягается с тоннельными кормовыми обводами корпуса судна.
Такой водометный движитель обеспечивает требуемые пропульсив-
ные качества судна при возможно меньших гидравлических поте-
рях. В некоторых конструкциях водометов на напорном участке
трубы имеется патрубок с регулируемым концевым отверстием
(ПРКО).
§ 33.	Общие рекомендации по выбору
типа движительного комплекса
При выборе типа движительного комплекса для проектируемого,
'судна с заданными главными размерениями и принятой формой
обводов корпуса желательно учитывать приведенные ниже реко-
мендации, позволяющие во многих случаях не выполнять сравни-
тельные расчеты двух-трех типов движительного комплекса. Выбор
типа движительного комплекса для судов внутреннего плавания,,
имеющих обычно ограниченную осадку, а следовательно, и неболь-
шое гидравлическое сечение движителей Fp, во многом опреде-
ляется значениями коэффициентов нагрузки (по упору или по мощ-
ности) при расчетном режиме работы. В частности, режим работы
открытого гребного винта и комплекса винт — насадка, обеспечи-
вающих требуемый упор (Р, Рк) при заданной скорости перемеще-
ния относительно воды (ур, ve), характеризуется коэффициентами
нагрузки
°р
8Р
РурлОв
2Р
a.V
<4
8-75А^р
8РК .
(8.И)

°Р .
Пв ’
gn,
8-75Лгр __£рк
pv3enDl Пк
(8.12)
)
где Np — мощность, подведенная к винту (открытому или в на-
садке); Fp = nDv2!4 — гидравлическое сечение винта; т]в, т]к— к. п. д.
открытого винта и комплекса винт — насадка.
Большинству общих требований, предъявляемых к движитель-
н°му комплексу судна (см. § 30), удовлетворяют открытые гребные
135
винты. Они обеспечивают достаточно высокий пропульсивный коэф-
фициент ц (до 0,60—0,70) при умеренных нагрузках (стр<2,0 или
Ол-<2,5) и имеют относительно малый вес. Этими преимуществами,
в частности, объясняется применение таких винтов на пассажир-
ских судах внутреннего плавания со средней осадкой 1,5 м и
скоростью v^22 км/ч (и даже при Г—1,0 м, и?^20 км/час).
Специфические требования (см. § 30), предъявляемые к движи-
тельному комплексу судов с ограниченной осадкой, можно удов-
летворить в большей степени, если устанавливать гребные винты
в направляющих насадках (чаще поворотных). С наибольшим эф-
фектом их применяют на буксирах и толкачах, движительный ком-
плекс которых при буксировке или толкании составов барж со ско-
ростями 8—12 км/ч работает с относительно высокими нагрузками
(сГрк^б.О). Так, при заданной мощности главных двигателей уста-
новка насадок позволяет повысить тяговое усилие на 20—30% при
ходе с составом барж и до 45—55% на швартовном режиме
(<Трк = °о). Если же задано тяговое усилие, то применение насадок
позволяет уменьшить мощность главных двигателей, а следова-
тельно, и расход топлива приблизительно на 20—30% в условиях
движения судна с составом барж.
Достаточно эффективна установка направляющих насадок на
грузовых и даже пассажирских судах, осадка которых ограничена,
а гребные винты работают с относительно большими нагрузками
(<7р или сгрк от 2,5 до 3,5). В этом случае применение насадок по-
вышает скорость на 3—8% при заданной мощности главных дви-
гателей, а при заданной скорости — уменьшает мощность двига-
телей и расход топлива примерно на 10—25%.
Эффективность применения направляющих насадок на мелкоси-
дящих судах повышается и вследствие того, что при прочих равных
условиях оптимальный диаметр гребного винта в насадке полу-
чается меньше, чем у открытого винта. Это следует, например, из
приближенной формулы
О„опт~аоПТ]/(8.13)
у рп2
где Ре — полезная тяга (кгс) открытого винта или комплекса
винт — насадка (на один гребной вал); п — частота вращения
винта, об/с; аОпт — величина, равная 1,63 и 1,45 соответственно для
открытого винта и винта в насадке (по В. М. Лаврентьеву).
Устройство тоннелей в кормовой оконечности корпуса судна
целесообразно в тех случаях, когда при обычных обводах невоз-
можно разместить гребные винты оптимального диаметра (откры-
тые или в насадках), что характерно не только для мелкосидящих
судов с осадкой кормой Тк^О,8-4-1,0 м, но и для большинства срав-
нительно крупных буксиров-толкачей, у которых 1,54-2,0 м.
Форму тоннельных обводов следует выбирать таким образом,
чтобы обеспечить благоприятные условия работы гребных винтов
диаметром Е%доп<£%опт и требуемые пропульсивные качества
судна. В частности, этому способствуют пологий свод тоннеля в про-
136
дольном направлении, достаточное погружение скулы корпуса
судна и кормового свеса тоннеля [5].
Целесообразность применения осевых водометов определяется
в основном их эксплуатационными преимуществами, которые имеют
первостепенное значение при выборе движительного комплекса
мелкосидящих судов. Однако движители 'этого типа с полуподвод-
ным выбросом струи без поджатия на выходе будут эффективнее
винтов в насадке (т; — 0,38-4-0,43; r\z —0,234-0,33), оптимальный
диаметр которых на 15—20% превышает значение Dn, допустимое
по условиям размещения комплекса в тоннелях кормовой оконеч-
ности мелкосидящих судов (Г,;^0,7 м).
§ 34.	Приближенные способы расчета
движительного комплекса винтовых судов
Тяговые качества буксиров-толкачей, движительный комплекс
которых работает с высокими нагрузками, существенно зависят от
диаметра винтов Z)B, а следовательно, и от числа гребных валов:
с увеличением их числа при заданной частоте вращения снижается
нагрузка и соответственно повышается к. п. д. каждого винта, а его
оптимальный диаметр уменьшается. Скоростные качества пасса-
жирских судов, у которых движительный комплекс работает с от-
носительно малыми нагрузками, зависят от диаметра винтов
в меньшей степени: число гребных валов х в данном случае обычно
определяется возможностями выбора главных двигателей, освоен-
ных промышленностью и имеющих требуемые характеристики
(мощность, частота вращения вала и т. п.).
В общем случае выбор числа гребных валов проектируемого
судна с заданной мощностью главных двигателей определяется
условиями обеспечения пропульсивных качеств, достижимых для
судов данного типа. Наиболее точно эту задачу можно решить,
используя результаты сравнительных расчетов нескольких вариан-
тов движительного комплекса с различным числом гребных валов
(например, от одного до трех). Для выбора числа валов можно
также воспользоваться приведенными ниже рекомендациями
В. А. Лесюкова, основанными на результатах анализа и обобщения
опыта проектирования и эксплуатации типовых судов внутреннего
плавания.
Скорость судов того или иного типа (например, грузовых) при-
близительно одинакова несмотря на различия в элементах корпуса
и характеристиках главных двигателей. Поэтому у таких судов оп-
тимальный диаметр гребных винтов Ов опт (м) зависит главным
образом от подведенной к ним мощности Np (л. с.) и частоты вра-
щения п (об/с):
Опопт^сопт1/	(8.14)
| п2
гДе совт — множитель, соответственно равный 0,85 и 0,90 для небук-
Сирных судов (пассажирских или грузовых) и буксиров-толкачей.
137
Иногда в корме судна нельзя разместить винты оптимального
диаметра. Тогда приходится устанавливать винты меньшего диа-
метра, который при заданной форме обводов корпуса зависит от
осадки судна кормой Тк и определяется из соотношения
^в<сД0ПТк,	(8.15)
причем множитель сдоп следует выбирать таким образом, чтобы
предотвратить снижение к. п. д. винтов из-за возможности под-
соса воздуха. Поэтому рекомендуется принимать: сДОп=0,7н-0,8
для небуксирных судов с нетоннельными кормовыми обводами
(соответственно при одно- и двухвальной установке) i Сдоп— 1,0
при размещении винтов в тоннелях на тех же судах и сдоп=1,14-
-г-1,15 для буксиров-толкачей с тоннельными обводами.
Пропульсивные качества, приемлемые для судов внутреннего
плавания, могут быть обеспечены, если отношение мощности глав-
ных двигателей (на один гребной вал) к выбранному гидравличе-
скому сечению винта (в насадке или без нее) не будет превышать
некоторого допустимого предела, т. е.
е Fp я D2
Для небуксирных судов Ne рекомендуется принимать равной
350 л. с./м2, а для буксиров-толкачей — 250 л. с./м2. Если винты
имеют диаметр £)ВДОп, то из условия (8.16) можно определить до-
пустимую мощность главных двигателей, работающих на один i
гребной вал:
(8-16)
Л^доп^С 7)в д0ПЛ^е доп ~ ^.лопТк,
(8.17) j
где
<	__ Л 2 ~jr,
ацоп-------- Сцоп-О^ доп
У судов внутреннего плавания на каждый гребной вал обычно
работает только один двигатель,, поэтому, чтобы обеспечить тре-
буемые пропульсивные показатели, значение х следует определять
из условия (при xNe = NeK)
% Мек    М ек
Ne Д°п ФцопТ’к
округляя полученное значение до ближайшего целого числа.
Частоту вращения гребного вала или винта (об/с), приемле-
мую для судов с ограниченной осадкой, в первом приближении
можно выбрать на основании соотношения
с°пт У УN_p .	(8.18)
\ Сдоп / Т2
Если принятая частота вращения гребных винтов намного
меньше значения, получаемого из соотношения (8.18), то диа-
метр винтов уменьшают, что влечет за собой невыполнение условия
(8.16) и резкое снижение к. п. д. винта. В тех случаях, когда все
же приходится устанавливать винты, диаметр которых не удовлет-
138
воряет условию (8.16), частоту вращения желательно принимать
равной	__
«~сдоп-Й^--	(8-19)
доп
Расчеты гребных винтов проектируемого судна без направляю-
щих насадок или в насадках обычно выполняются с использова-
нием диаграмм, полученных на основании материалов серийных
испытаний моделей открытого винта или комплекса винт — насадка
в свободной воде [5]. Результаты таких расчетов позволяют опре-
делить основные характеристики винтов (их диаметр или частоту
вращения, шаговое отношение	и сравнительно точно оце-
нить либо ожидаемые пропульсивные качества судна при заданной
мощности главных двигателей, либо ее значение, необходимое для
обеспечения этих качеств.
Для приближенного расчета открытых гребных винтов при вы-
бранных главных двигателях судна можно также использовать
изложенный ниже упрощенный способ [3]. В данном случае пред-
полагается, что винты имеют наиболее распространенные на прак-
тике геометрические элементы (число лопастей z=4, дисковое от-
ношение 0 = 0,55). Взаимодействие винта с корпусом судна при
расчетном режиме работы движительного комплекса учитывается
коэффициентами попутного потока ’Tf и засасывания t, значения
которых можно вычислить по эмпирическим формулам [3], [5].
По известным исходным данным находится расчетный коэффи-
циент
к; = ц (1-^)1/	(8.20)
V Npn?
в зависимости от которого (при l,0^7<n"^2,5) определяются
оптимальные значения диаметра, шагового отношения и к. п. д.
открытого гребного винта, соответственно равные
л _ 4,55v (1 — ¥) .	1
п(^ + 0,27)
(8-21)
Чв опт ~ 0,085 (л„ + 3,71 у АД .
Если Дв опт>Е)в доп, то характеристики винта, имеющего диа-
метр £)в = ПВдоп, можно вычислить по формулам
(Ав \	। 2Q / Ав \	/ Ав опт \2_q 20*
Ав /ДОП	\ Ав /опт \ Ав /
__л 22 ( &в опт
Чв '—' Чвопт
\
(8.22)
ПРИ условии, что Рв опт- 1,2.
Ав
139
Пропульсивный коэффициент г] и полезная тяга движитель-
ного КОМПЛеКСа Рек = хРе будут При Цв = Т]Вопт ИЛИ Цв = Цвдоп
-п — S п _ 1 ~ Z • Р — Г 75Л/рТ]
Ч £к Чв—I*3’ J Л v	’
где ^к= -5——коэффициент влияния корпуса (на работу винта).
Расчеты по приведенным выше формулам для небуксирных су-
дов (например, пассажирских) следует выполнять при трех ско-
ростях v, включая ее ожидаемое значение. Абсцисса точки пересе-
чения кривых PeK(v) и R(v), построенных в одном масштабе,
определяет достижимую скорость судна при заданной мощности
главных двигателей.
Аналогичный упрощенный способ расчета можно применить и
для винтовых судов, оборудованных направляющими насадками
с наиболее распространенными на практике геометрическими эле-
ментами (длина In^OfiQDs, коэффициенты раствора и расшире-
ния ссе= 1,25-т-1,35, ра= 1,10-4-1,12). Характеристики взаимодейст-
вия комплекса винт — насадка с корпусом судна принимаются
в первом приближении следующими:	(0,64-0,7) W; /'«(0,94-
4-1,0)4+ Если расчет комплекса винт — насадка выполняется для
толкаемого состава, то к коэффициенту попутного потока +' (от
корпуса толкача) следует добавить величину Д+~0,1 (на влияние
баржи, расположенной впереди).
Оптимальные значения диаметра и шагового отношения винта
в насадке и к. п. д. комплекса получаются соответственно равными
,	_ 4,16<1 — Ч")
В ОПТ	„	>
п (7<„ + 0,25)
«0,19 [Кп + 3,42);
/опт
(8.23)
Пк опт «0,065 (к; + 5,76 VК'Х
а входящий в эти выражения коэффициент Кп (при Т', а не +)
принимается по формуле вида (8.20), причем 0,6<Х(г<2,2.
Если приходится устанавливать винт с диаметром DB ДОП<Е)В опт,
то шаговое отношение —-	/>—-I определяется так же, как
\ DB /доп \ +> /опт
и для открытого винта. К. п. д. комплекса винт—насадка вычис-
ляется по формуле
ПКдоП~Пкопт-0,21(^Ь-1) ,	(8.24)
где DB = DB доп, причем	Дво-П-Т <1,2.
Пропульсивный коэффициент при Цк = Т|к опт ИЛИ Цк = Г)}(доО
будет
^+<+2+ +	(8-25)
140
а полезную тягу комплекса Рек = хРе определяют так же, как и для
открытых винтов.
Ожидаемую скорость небуксирных судов (например, грузовых)
с винтами в насадках рассчитывают по способу, изложенному
выше. Для буксиров-толкачей расчет выполняется только при за-
данной скорости с составом барж. Тяга на гаке, достижимая при
этой скорости: Z = PeK—R-, = xP,—Rq, позволяет вычислить букси-
Zv	— Z
ровочный коэффициент Лг =------- или величину Z —------.
§ 35. Сравнительная оценка пропульсивных
качеств судов
Для сравнения пропульсивных качеств нескольких судов или
вариантов проектируемого судна, отличающихся соотношениями
главных размерений и формой обводов корпуса, необходимо рас-
полагать сопоставимыми данными о буксировочном сопротивле-
нии R при заданных скоростях v на глубокой воде. Приведенный
ниже способ позволяет решить поставленную задачу. Он основан
на сопоставлении значений удельного сопротивления R/D при от-
носительных скоростях (числах Фруда), принятых в виде
Frfl = -^ = Fr/f	(8.26)
И gD3
и позволяющих связать R/D с безразмерным коэффициентом £ =
2R
=------ соотношением
pa2Q
A = _L^Frb?-103=^-®7Fr4-103,	(8.27)
структура которого справедлива и для составляющих сопротив-
ления (Ro, Rf). Тогда для каждого из сравниваемых вариантов
проектируемого судна (D = const) одинаковым абсолютным значе-
ниям скорости будут соответствовать и одинаковые числа FrB
(в отличие от Fr), причем наименьшие значения R/D будут сви-
детельствовать о том, что выбранные обводы корпуса при задан-
ных условиях оптимальны и должны обеспечивать наиболее высо-
кие эксплуатационные и экономические показатели судна (осо-
бенно грузового).
Обычно наиболее эффективно такое изменение формы судовых
обводов, при котором остаточное сопротивление Ro будет наимень-
шим. О влиянии формы обводов корпуса на величину Ro/D при
Различных значениях FrB можно судить по графикам рис. 8.4, по-
лученным на основании анализа и обобщения материалов испыта-
ний моделей типовых судов внутреннего плавания, построенных
в последние годы. Из рис. 8.4, а, следует, что для пассажирских
сУДов и буксиров-толкачей значение Ro/D при FrB = const и прочих
Равных условиях оказывается тем меньше, чем больше отношение
^“•(Значения I и <о при B/T = const можно найти,воспользовавшись
141
рис. 8.2.) Для самоходных грузовых судов и толкаемых барж
(рис. 8.4,6) величина Ro/D при FrB = const существенно снижается
и в том случае, если коэффициент полноты водоизмещения б
уменьшается до 0,71—0,75 (вместо 0,80—0,87).
Изменение формы обводов корпуса судов данного типа обычно
в значительно меньшей степени сказывается на сопротивлении тре-
ния Rf, когда оно вычисляется общепринятыми способами, основан-
Рис. 8.4. Остаточное сопротивление (на
тонну водоизмещения): а — пассажир-
ские суда (/) и буксиры-толкачи (2);
б — грузовые суда и баржи.
ными на понятии об эквивалентной пластине [5]. Значение Rf/D
для гладкой судовой поверхности можно также определить по
рис. 8.5 в зависимости от значений FrB, ® и Re, где Re = vL/v —
число Рейнольдса; v — кинематический коэффициент вязкости,
обычно равный 1,57 • 10-6 м2/с при температуре воды 4° С. Поль-
зуясь рис. 8.5, следует иметь в виду, что при указанных на нем
пределах значений а и Re величина Rf/D определяется линейной
интерполяцией. Влияние всех видов общей и местной шерохова-
тости судовой поверхности можно приближенно учесть, если в ве-
личину RfjD, полученную по рис. 8.5, ввести поправочный множи-
тель cf = 1,25-41,30.
Буксировочное сопротивление данного судна R/D (удельное)
можно определить при FrB = const по формуле
— — с 'с I R° I с
d -СкСаГ^ + С>~Б~
(8.28)
142
содержащей поправочные множители ск и са, которые соответ-
ственно учитывают влияние выступающих частей корпуса и усло-
вий плавания судна (в основном силу ветра) на величину R/D.
Значения ск в среднем равны 1,03 для судов с одновальной уста-
новкой и 1,05 — с двухвальной. Если условия плавания судна
такие же, как и при проведении ходовых испытаний (сила ветра
до 2—3 баллов по шкале Бофорта, глубокая вода и т. п.), то
са= 1,05-1-1,10 (в зависимости главным образом от размеров и
формы судовых надстроек).
На основании формулы (8.28) строится кривая R(v) или
~^-(Егд) Для всего диапазона изменения скоростей v (или значе-
ний FrB) в условиях эксплуатации данного судна. В частности,
такие кривые можно использовать для выбора экономически вы-
годной скорости, при которой у судов с полными обводами кор-
пУса (например, грузовых) буксировочное сопротивление еще
Резко не возрастает. Эта скорость определяется графически как
абсцисса точки А (рис. 8.6), в которой пересекаются касательные
143
к двум смежным участкам кривой сопротивления, имеющим раз-
личные закономерности изменения ее ординат.
Значения пропульсивного коэффициента т], достижимые для
судов с любым типом движительного комплекса, существенно за-
висят от его нагрузки, поэтому сравнительная оценка значений
т] для различных судов или вариантов проектируемого судна при
заданных скорости v и мощности NP, подведенной к каждому из
движителей, должна производиться при одинаковых коэффициен-
тах их нагрузки по мощности
движителей с гидравлическим
Рис. 8.6. К выбору наивыгоднейшей
скорости грузовых судов.
(см. § 34). Этот коэффициент для
сечением Fp = nD2s/4 (гребных вин-
тов, осевых водометов) при из-
вестных v (м/с) и Np (л. с.) сле-
дует принимать в виде
, _ 2-75А/р _ 8-75А/р
pv3FP ~ ррЗл/?2
Обычные пределы изменения o’N
для движителей, применяемых на
судах внутреннего плавания, по-
казаны на рис. 8.7 при различных
значениях относительной поступи
А,= и/иОв. Графики получены
А. Г. Ляховицким и М. П. Зори-
ным на основании анализа и
обобщения материалов натурных
испытаний.
Сопоставление значений р
даже при одинаковых нагрузках
(о’м = const) все же не позволяет судить о том, насколько рацио-
нально спроектирован тот или иной движитель при заданных усло-
виях его работы около корпуса судна. Более объективное пред-
ставление об этом дают коэффициенты качества движителя, кото-
рые можно определить по формулам [5]. Для винтовых судов без
направляющих насадок (рис. 8.8, а)

(8.30)
для судов с насадками или осевыми водометами (рис. 8.8,6 и в)
?р = ^-ц(з + / 1 + 2-пст^) .	(8.31)
На рис. 8.8 показаны также пределы изменения коэффициен-
тов т] и t'p при различных значениях сД для типовых судов внут-
реннего плавания, построенных в последние годы.
Изложенный способ сравнительной оценки гидромеханической
эффективности различных движителей распространяется преиму-
щественно на небуксирные суда (или толкаемые составы). Однако
его можно также применить для оценки тяговых качеств букси-
ров-толкачей, поскольку при больших нагрузках движительного
144
комплекса буксировочный коэффициент t]z мало отличается от т)
(см. § 30). Вместо i]z иногда используют значения удельной тяги
Д 7	Z
7 =----------- проектируемого судна и однотипных судов при
xNp	xNe
заданной скорости с составом барж [3; 5].
0,4	о, В	0,8 ъ
Рис. 8.7. Пределы изменения коэффициентов нагрузки судо-
вых движителей: а — винтовых (с насадками и без них);
б — водометных.
/ пассажирские суда: 2 — грузовые суда, 3 — буксиры-толкачи.
Заказ № 1837
145
Рис 8 8 Коэффициенты качества судовых движителей.
146
§ 36. Пути дальнейшего повышения
пропульсивных качеств винтовых
водоизмещающих судов
В последние годы разрабатываются новые способы снижения
сопротивления трения Rj, которое для судов с умеренными ско-
ростями является основной составляющей буксировочного сопро-
тивления R. Один из таких способов, наиболее приемлемый для
практического применения, позволяет освободить часть наружной
обшивки судна от контакта с потоком воды, а следовательно,
уменьшить смоченную поверхность корпуса. Для этого приме-
няется система «воздушной смазки», т. е. подача воздуха на
поверхность обшивки, в результате чего здесь образуются искус-
ственные кавитационные каверны. Устойчивость таких каверн
удается обеспечить лишь в пределах сравнительно коротких сек-
ций, расположенных одна за другой по длине судна. Рассматривае-
мый способ особенно целесообразно применять для уменьшения
Rf грузовых судов внутреннего плавания, имеющих значительный
плоский участок днища, на котором сравнительно просто можно
осуществить «воздушную смазку». Результаты натурных испыта-
ний показывают, что суммарный эффект применения данного спо-
соба, даже для грузовых судов с обычными обводами корпуса,
эквивалентен снижению R на 15—20% (с учетом потери мощности
на работу воздуходувок и сопротивление дополнительных высту-
пающих частей корпуса для удержания искусственных каверн).
Одним из возможных способов уменьшения волнового сопро-
тивления Rw является переход к двухкорпусным судам-катамара-
нам (или к трехкорпусным — тримаранам). Снижение Rw в дан-
ном случае достигается благодаря длинным заостренным корпу-
сам (Z%S = 8-?12 и более; 6 = 0,52-4-0,63) и выбору оптимального
расстояния между ними (йлиренса). Однако смоченная поверх-
ность, а следовательно, и сопротивление трения Rf у катамарана
больше, чем у однокорпусного судна того же водоизмещения, по-
этому для катамаранов выигрыш в полном сопротивлении возмо-
жен лишь при благоприятном сочетании всех факторов, определяю-
щих R (например, значений Fr или FrD).
Интенсивный рост сопротивления Rm (волновой барьер) по
мере приближения скорости v к ее критическому значению
КцЯф или Frw. —-—1,0 при движении по ограниченному
ф V gH<b
фарватеру вызывает особые трудности в решении проблемы повы-
шения пропульсивных качеств водоизмещающих судов. Наиболее
эффективный путь решения этой проблемы заключается в переходе
к сверхкритическим скоростям движения (РгЯф>1,2 или Fr>0,6)
пРи значительном повышении энерговооруженности, что пока при-
емлемо лишь для сравнительно небольших пассажирских судов.
том числе и двухкорпусных).
В последние годы носовой оконечности корпуса крупнотоннаж-
ных морских судов с полными обводами и малыми относительными
6*	147
скоростями (6^0,80; Fr = 0,164-0,18) стали придавать так назы-
ваемую цилиндрическую и таранно-коническую форму с тупыми
ватерлиниями, угол входа которых (на один борт) близок к л/2.
При такой форме обводов увеличивается длина носового заостре-
ния, а подводный объем корпуса распределяется более равномерно,
в результате чего буксировочное сопротивление может быть умень-
шено. Пока имеются лишь единичные модельные эксперименты,
результаты которых показывают, что применение такой формы
носовой оконечности для грузовых судов с полными обводами кор-
пуса (6 — 0,85) и ограниченной осадкой в некоторых случаях может
оказаться целесообразным.
Все мероприятия, перечисленные ранее (см. § 32), направлены
преимущественно на обеспечение требуемых значений пропульсив-
ного (или буксировочного) коэффициента при расчетном режиме
работы винтов фиксированного шага (ВФШ). Однако подобные
мероприятия не устраняют существенный недостаток таких вин-
тов— невозможность использования номинальной мощности глав-
ных двигателей, что вызывает резкое снижение пропульсивных
качеств судна на режимах работы, достаточно отличающихся от
расчетного. Этого можно избежать, установив винты регулируемого
шага (ВРШ), которые позволяют осуществить реверс судна без
изменения направления вращения вала двигателя, а также наи-
выгоднейшим образом автоматизировать связь между движитель-
ным комплексом и энергетической установкой.
В настоящее время всережимные ВРШ различной конструкции
широко применяются на морских судах, движительный комплекс
которых по условиям эксплуатации  работает с переменными на-
грузками (буксиры, траулеры). Основными недостатками таких
винтов являются сложность конструкции винта и валопровода, зна-
чительное повышение первоначальной стоимости, необходимость
особо тщательного ухода за установкой и т. д. Тем не менее
ВРШ, хотя бы упрощенной конструкции (например, двухрежим-
ные), в дальнейшем могут быть применены и на некоторых судах
внутреннего плавания, предназначенных для эксплуатации в раз-
личных условиях.
Скорость судов, частота вращения и нагрузка гребных винтов
сейчас таковы, что приходится изыскивать специальные мероприя-
тия, направленные на повышение пропульсивного (или буксиро-
вочного) коэффициента в сочетании с удовлетворением все воз-
растающим требованиям к надежности движительного комплекса.
Это особенно важно не только при появлении опасности кавитации
гребных винтов, но и при обычных условиях их работы в неравно-
мерном поле скоростей за корпусом судна.
Периодическое изменение гидродинамических сил при работе
винтов приводит не только к вибрации кормовой оконечности, но
и к усталостным разрушениям гребных валов. Действие пульси-
рующих сил, обусловленное работой гребного винта у поверх-
ности корпуса, является причиной нарушения плотности соедине-
ний наружной обшивки в корме судна. Уменьшению амплитуды
148
пульсирующих усилий может способствовать увеличение числа ло-
пастей винта, распределение его шага, приспособленное к нерав-
номерному полю скоростей за кормой судна, а также направляю-
щие насадки, особенно осенесимметричной формы. Для гребного
винта, работающего в направляющей насадке, также желательно
принимать распределение шага, приспособленное к неравномер-
ному полю скоростей в рабочем сечении насадки.
Глава IX
ОБЩЕЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ СУДНА
V	§ 37. Распределение переборок.
	Расположение машинного отделения,
К	грузовых трюмов, топливных
“	и балластных отсеков
Минимальное количество непроницаемых переборок регламен-
тируется «Правилами постройки стальных судов внутреннего пла-
вания». В число обязательных входят поперечные переборки фор-
и ахтерпика, а также переборки, ограничивающие машинно-ко-
тельное отделение. Согласно требованиям Речного Регистра
РСФСР, переборка форпика должна отстоять от форштевня не
менее чем на полуширину корпуса. Отстояние переборки ахтерпика
от ахтерштевня Нормами Регистра не регламентируется. Статисти-
ческие данные показывают, что длина ахтерпика по ГВЛ состав-
ляет от 0,7 до 1,0 длины форпика и определяется обводами кормо-
вой части судна, положением дейдвуда и необходимостью обеспе-
чить определенный объем ахтерпика в соответствии с условиями
балластировки судна.
Расстояние между переборками, ограничивающими машинное
отделение, зависит от габаритов и расстановки главного двигателя
и вспомогательных механизмов, регламентируемой Правилами Реч-
ного Регистра РСФСР и санитарными нормами.
Кроме перечисленных общих правил, существует ряд правил
распределения переборок на отдельных типах судов. Так, на
пассажирских судах классов М и О количество переборок и рас-
стояние между ними определяются условиями обеспечения непо-
топляемости судна при затоплении одного любого отсека. На сухо-
грузных судах с одинарными бортами расстояние между перебор-
ками не должно превышать 6/7. На грузовых судах с двойными
бортами (при отсутствии поперечных переборок или усиленных
распорных бимсов) не более чем через 15 шпаций в пределах бор-
товых отсеков устанавливаются полупереборки. В грузовых трю-
мах наливных судов поперечные переборки располагаются в зави-
симости от высоты борта Н-. на расстоянии не более 24 шпаций
при /7<2,5 м и не более 30 шпаций при Н>2,5 м. Расстояние
между переборками или между ними и бортом не должно превы-
149
шать 2,5 м. На судах-площадках обязательна установка диамет-
ральной переборки, а также поперечных переборок на расстоянии
не более 12 шпаций. На буксирах-толкачах и толкаемых судах
должны быть установлены продольные переборки в районе упоров
и доведены по крайней мере до переборки форпика, а на букси-
рах-толкачах мощностью свыше 2000 л. с. продольные переборки
должны простираться по всей длине корпуса.
На судах коробчатого типа поперечные переборки устанавли-
ваются только в тех случаях, когда это необходимо по условиям
эксплуатации (например, обеспечение непотопляемости на судах
смешанного плавания).
Расположение машинного отделения по длине судна может
быть средним, кормовым и промежуточным, но во всех случаях
оно должно быть расположено таким образом, чтобы порожнее
судно имело дифферент на корму, обеспечивающий необходимое
погружение винтов в воду.
На современных судах внутреннего плавания машинное отделе-
ние наиболее часто размещают в корме. При таком расположении
более полно используется полезная кубатура грузовых трюмов
(за счет отсутствия тоннелей гребного вала), улучшается их кон-
фигурация с точки зрения удобства погрузки и укладки штучных
и тарных грузов, сокращается длина гребного вала, что позволяет
отказаться от промежуточных опорных подшипников, и, наконец,
у порожнего судна создается дифферент на корму, улучшающий
работу гребных винтов. Помимо перечисленных преимуществ, при
кормовом расположении машинного отделения повышается пожар-
ная безопасность, улучшаются условия для перегрузочных опера-
ций, повышается коэффициент вертикальной проницаемости кор-
мового трюма за счет уменьшения подпалубного кармана у пере-
борки машинного отделения, уменьшается вероятность попадания
выхлопных газов на прогулочные и жилые палубы, повышается
безопасность транспортировки взрывоопасного груза на тан-
керах.
К недостаткам кормового расположения машинного отделе-
ния следует отнести снижение критерия видимости из рулевой
рубки (высота рубки ограничивается габаритами мостов), ухуд-
шение условий обитаемости команды (перенос жилых помещений
в зону повышенной вибрации) и, наконец, некоторые трудности,
связанные с обеспечением оптимального дифферента судна с пол-
ным грузом (необходимость устройства в ряде случаев дополни-
тельных носовых балластных цистерн).
На судах, плавающих по мелководному фарватеру, распола-
гать машинное отделение в кормовой части корпуса не всегда
рационально, так как осадка кормой может превзойти гаран-
тированную для данного района плавания глубину судового хода.
Как правило, на буксирах и буксирах-толкачах машинное отде-
ление размещают в средней части судна исходя из требований
управляемости при буксировке, согласно которым гак должен
располагаться возможно ближе к центру тяжести судна.
150
При проектировании грузовых судов следует обращать особое
внимание на расположение и конструктивное оформление грузовых
трюмов с точки зрения удовлетворения требованиям комплексной
механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных работ [33].
размещение грузовых трюмов по длине судна должно быть непре-
рывным, а грузовместимость каждого трюма — одинаковой. У трюм-
ных судов с одинарными бортами подпалубные пространства
(от поперечных комингсов грузовых люков до набора поперечных
/ — поперечный топливный отсек; 2 — встроенная расходная цистерна; 3 — коффердам; 4, 5—
носовой и кормовой блоки кают; 6—машинное отделение.
Рис. 9.2. Принципиальная схема размещения запасов топлива на
маломощных буксирах.
/ и <? —топливные цистерны левого и правого борта; 4 — машинное отделение;
2 и 5 — носовой и кормовой жилой блок; 6 — служебное помещение.
переборок и от продольных комингсов до набора бортов) не
должны превышать 0,8—1,0 м при непременном соблюдении тре-
бований техники безопасности в отношении проходов по палубе.
Грузовой трюм должен иметь прямоугольную форму; некоторая
криволинейность допускается лишь в носовых трюмах (за исклю-
чением судов, на которых грузовые операции выполняются сред-
ствами комплексной механизации). В пределах грузовых трюмов
Двойное дно следует делать горизонтальным без уступов; в случае
крайней необходимости небольшой продольный уклон двойного дна
Допускается лишь в носовой и кормовой оконечностях грузовых
трюмов.
Размеры грузовых трюмов (а у судов-площадок — грузовых
падуб) должны быть кратными размерам грузов: круглоштучного
лесного груза, контейнеров, поддонов и т. п.
151
При относительно небольших запасах топлива последнее раз-
мещают в специальных цистернах, расположенных в машинном
отделении. На грузопассажирских и пассажирских судах классов
Р и Л (запас топлива, как правило, 1,5—4,5 т) его размещают во
встроенных (как исключение — вкладных) цистернах, расположен-
ных у носовой переборки машинного отделения вдоль бортов. На
судах этого же типа классов М и О (запас топлива от 40 до 80,
а в отдельных случаях до 140 т) топливо размещают в попереч-
ных топливных отсеках корпуса, примыкающих к переборкам ма-
Рис. 9.3. Принципиальная схема размещения топлива на крупнотоннажных
толкачах.
н 2 П'1°’ОВЬ1е и коРмовые топливные отсеки; 3 — расходные топливные цистерны; 4 —
коффердамы; 5 и 6 — носовой н кормовой жилой блок; / — машинное отделение.
Рис. 9.4. Принципиальная схема размещения балласта на пассажирских и грузо-
пассажирских судах.
/ — балластные отсеки; 2 — сухне отсеки; 3 — топливные отсеки; 4 — фекальная цистерна:
5 — расходная топливная цистерна; 6 — форпик (балласт); 7 — ахтерпик (балласт); 8— ма-
шинное отделение; 9 —помещение валопроводов.
шинного отделения, или во встроенных цистернах, располагаемых
вдоль бортов. Если машинное отделение находится в корме судна,
то поперечные топливные отсеки размещают в нос от машинного
отделения, что позволяет уменьшить влияние расхода топлива на
дифферент судна на нос. Поперечные топливные отсеки делятся
продольными (отбойными) переборками еще на несколько от-
секов.
На грузовых судах расположение топливных отсеков такое же,
как и на грузопассажирских. На буксирах-толкачах и буксирах
класса Р (запас топлива 3,5—20,0 т) и класса О (запас топлива
5,0—100 т) топливо располагают в поперечных отсеках корпуса,
отделенных коффердамом от жилых помещений в нос от пере-
борки машинного отделения (рис. 9.1). На маломощных (до
150 л. с.) буксирах класса Р с запасом топлива 2—3 т последнее
152
как исключение располагают во вкладных цистернах вдоль бор-
тов у носовой переборки машинного отделения (рис. 9.2), а на
мощных (свыше 1000 л. с.) буксирах-толкачах класса О при за-
пасе топлива до 150 т его размещают в поперечных топливных
отсеках, расположенных в нос и в корму от машинного отделения
и отгороженных от жилых помещений коффердамами (рис. 9.3).
В исключительных случаях, когда топливный отсек располагают
в корму от машинного отделения, предусматривают балластный
отсек (для обеспечения требуемого дифферента), перекрытый плат-
формой и примыкающий к переборке форпика. На судах класса
М и прибрежного плавания с относительно большой высотой борта
топливо можно располагать, помимо поперечных отсеков, также
и в отсеках возвышенного дна в машинном отделении.
На грузопассажирских и особенно пассажирских судах разница
между осадкой порожнего судна и судна с полным грузом отно-
сительно невелика, поэтому заданная посадка судна при израсхо-
дованных запасах топлива (а на грузопассажирских и при отсут-
ствии груза), необходимая для обеспечения нормальной работы
движительного комплекса, может быть сравнительно легко достиг-
нута приемом балласта в форпик, ахтерпик и в носовые днищевые
балластные отсеки (рис. 9.4).
На судах грузоподъемностью от 600 до 5500 т количество бал-
ласта, необходимое не только для обеспечения работы движите-
лей на порожних пробегах, но и для снижения площади парус-
ности и улучшения управляемости, может достигать 115—1500 т
и более. В этом случае балласт, кроме носовой дифферентной
цистерны, располагают в отсеках двойного дна. На судах короб-
чатого типа под балласт, помимо днищевых отсеков, используют
бортовые отсеки, образуемые двойными бортами и водонепроницае-
мыми поперечными полупереборками. На рис. 9.5 показано рас-
положение балластных, топливных и масляных отсеков и цистерн
на крупнотоннажном сухогрузном теплоходе типа Волга-Дон. Об-
щий объем бортовых балластных отсеков на судне (за вычетом
носовой и кормовой дифферентных цистерн) составляет: борто-
вых— 1002 м3, днищевых — 2078 м3 (при общей вместимости гру-
зовых трюмов 6210 м3).
§ 38.	Основные требования к расположению
энергетической установки
При компоновке помещений и агрегатов энергетической уста-
новки судна в первую очередь учитывают требования, связанные
с обеспечением нормальной работы всех механизмов и движите-
лей, с удобством их обслуживания и ремонта. Кроме этого, проек-
тировщик должен руководствоваться обязательными норматив-
ными материалами (Санитарные правила, Правила Речного Реги-
стра, требования техники безопасности и руководящие технические
Указания МРФ РСФСР в отношении средств звукоизоляции
и звукопоглощения в судовых помещениях). Так, положение
153
20	19 16 14 12	9а 96	7а. 76
Сечение по 210 шп.
(см. 6 корму)
Сечение по 192 шп.
(см. 6 нос)
Рис. 9.5. Расположение и емкость бортовых и днищевых отсеков и цистерн на
/ — носовая поперечная дифферентовочиая цистерна емкостью 154 м3; 2а и За — междудонные
костью по 307 м3; 4а — 9а — между донные балластные отсеки емкостью по 129 м3; 4б—96 — балласт
стью 113 м3; 11 и 12 — бортовые топливные отсеки емкостью по 223 м3; 13 и 14 — бортовые цистерны
топлива емкостью по 435 м3; 17 и 18 — бортовые масляные цистерны емкостью по 5,2 м3; 19-
речиая цистерна
линии вала по высоте определяется, с одной стороны, размерами
гребного винта и его положением по отношению к корпусу
судна, а с другой — положением коленчатого вала двигателя. На-
клон линии вала по отношению к килевой линии в данном случае
обусловливается необходимостью нормального погружения оси
гребного винта по отношению к грузовой ватерлинии, требованием
удобного для обслуживания расположения главных двигателей,
а также высотой днищевого набора в районе фундаментов глав-
ных двигателей. Если главные двигатели размещены в средней
части судна, то этот уклон не превышает 0,01—0,015; при кормо-
вом расположении уклон составляет 0,03—0,06, а на небольших
судах достигает 0,1 и выше, но не более 0,12, т. е. около 7°.
154
Сечение по 80 шп.
(см. в нос)
Сечение по 17шп
(см. 5 нос)
теплоходе типа Волго-Дон.
балластные отсеки емкостью по 114 м3; 26 и 36— бортовые балластные отсеки ем-
ные отсеки емкостью по 244 м3; 10 — междудоиный отсек дизельного топлива емко-
забортиой воды вместимостью по 7,35 л<3; 15 и 16 — бортовые цистерны дизельного
сточная масляная цистерна емкостью 3,1 м3; 20 — кормовая днфферентовочная попе-
емкостью 156 м3.
Независимо от габаритов главных двигателей и вспомогатель-
ных механизмов высота машинного отделения с постоянной вах-
той должна быть не менее 2,3 м, а в помещениях с временной
вахтой — не менее 1,9 м.
Расстояние между осями главных двигателей определяется рас-
положением гребных винтов и требованиями техники безопасности,
Удобством обслуживания и ремонта механизмов. Согласно прави-
лам техники безопасности, все проходы в машинном отделении
Делятся на главные и вспомогательные. К первой группе отно-
сятся проходы вдоль главного двигателя, со стороны поста управ-
ления, поперечный проход перед главным двигателем, проходы
к главным распределительным щитам, постам управления, к вспо-
155
могательному котлу и дизель-генераторам. Все другие проходы
относят ко второй группе.
Ширина главных проходов должна быть достаточной для без-
опасного и удобного производства ремонта, а также осмотров во
время эксплуатации. В соответствии с последним требованием ши-
рина прохода между параллельно расположенными главными дви-
гателями должна быть не менее 1000 мм. Если оси главных двига-
телей не параллельны диаметральной плоскости, то ширина про-
хода между двигателями в носовой части должна быть также не
менее 1000 мм. Ширина прохода со стороны поста управления
энергетической установки составляет не менее 1000 мм. Проходы
между главными двигателями и поперечными переборками или
вспомогательными механизмами следует делать шириной не менее
600 мм, а между агрегатами вспомогательных механизмов или
между ними и переборками — не менее 500 мм.
Высота всех проходов должна быть не менее 1900 мм (за иск-
лючением малых судов). Машинное отделение должно иметь два
выхода на палубу (по одному борту) —основной и запасной, кото-
рые следует располагать в противоположных концах отделения.
Размеры основного выхода регламентируются правилами техники
безопасности. Запасной выход должен быть на открытой части па-
лубы. Выходы снабжают трапами шириной не менее 600 мм для
основного или 500 мм для запасного при угле наклона к горизонту
соответственно не менее 55—60 и 65°.
Согласно требованиям техники безопасности, длина проема
над трапапми1 должна составлять Ец = /ctg а + е, где / = 2 м — ус-
ловный рост человека; а —угол наклона трапа; е = 0,1 м. При этом
ширина и высота ступеней при принятом угле наклона трапов
должна назначаться С учетом обеспечения достаточной опорной
поверхности для ног.
Вспомогательный паровой котел размещают в специальной вы-
городке, изолированной от машинного отделения. Утилизацион-
ные котлы устанавливают в шахте выхлопных трубопроводов или
в выгородке, соединенной с вытяжной шахтой. Машинное отделе-
ние (за исключением малотоннажных судов) должно быть обору-
довано подъемными приспособлениями (тельфер, тали), необхо-
димыми при выполнении ремонта в судовых условиях.
Машинные люки, выходящие на открытую палубу, защищают
кожухами, а выходящие в межпалубные пространства — шахтами,
выходящими также на открытую палубу.
При проектировании машинного отделения должна быть обеспе-
чена возможность выемки главных и вспомогательных механизмов
без их разборки. С учетом этого требования технологии судоре-
монта устанавливают размеры шахт, съемных светлых люков
(а в случае необходимости и съемных листов на открытых палу-
бах) и выполняют соответствующую планировку помещения и ма-
1 С этими размерами должны быть согласованы установленные нормалями
размеры палубных вырезов.
156
шинного отделения. Для всех судов (за исключением малых) ре-
комендуемые правилами техники безопасности размеры монтажных
проемов определяют следующим образом: длина в свету /м +
+ 300 мм, ширина йм + 300 мм, где /м и Ьм соответственно габа-
ритные размеры выгружаемого механизма.
Для снятия гребного вала вдоль линии валопровода должно
быть предусмотрено пространство, обеспечивающее свободное от-
катывание вала и перемещение подшипников.
§ 39.	Нормативные требования, влияющие
на компоновку жилых помещений
К числу обязательных нормативных документов, влияющих
на компоновку жилых помещений, относятся Санитарные правила
[41], Правила Речного Регистра РСФСР, Требования техники без-
опасности к судам внутреннего плавания [43].
В соответствии с санитарными нормами все суда внутреннего
плавания разделяются на четыре группы в зависимости от дли-
тельности рейса в одну сторону: группа I — более 24 ч, группа II —
до 24 ч, группа III —до 8 ч, группа IV — до 4 ч. К группе I отно-
сятся пассажирские суда дальних линий, линейные буксиры-тол-
качи и буксиры, а также суда смешанного плавания; к группе II —
пассажирские, грузовые и буксирные суда местных линий,
к группе III — пассажирские суда пригородных линий, портовые
служебно-разъездные суда, шлюзовые буксиры, рейдовые; к груп-
пе IV — пассажирские суда внутригородских линий, суда-переправы
и паромы.
Площадь каюты, приходящаяся на одного человека, норми-
руется в пределах от 1,0 до 3,8 м2 в зависимости от числа мест
в каюте, ее категории (мягкие или жесткие спальные места), ярус-
ности коек. В нормируемую площадь кают включается площадь,
занятая койками (диванами) и мебелью. Минимальная высота жи-
лых помещений, зависящая от группы, к которой принадлежит
судно, расположения коек и назначения помещений, изменяется
от 1,9 до 2,3 м. Высота исчисляется от нижней кромки бимса или
подшивки до верхней кромки покрытия палубы.
Размеры коек между внутренними кромками их ограждений
должны быть не менее: длина 1,9 м, ширина 0,6 м, а количество
ярусов — не более двух. Диваны, используемые в качестве спаль-
ных мест, должны иметь те же минимальные размеры. Регламен-
тируются также расстояния от настила (покрытия) палубы до верх-
ней кромки нижней койки, а от нее — до нижней кромки верхней
койки и от этой кромки до нижней кромки бимса.
В обязательном порядке на судне устанавливаются проходы
между койками в каютах, а также между койками и рядами коек
в общих пассажирских помещениях; проходы между скамьями, ди-
ванами или креслами в общих закрытых помещениях или на от-
крытых палубах. В последнем случае ширина проходов зависит
От расположения пассажиров—лицом друг к другу, или друг за
157
другом. Расположение и размеры коридоров жилых помещении
должны быть такими, чтобы была обеспечена безопасность и удоб-
ство передвижения по ним пассажиров и экипажа. Регламенти-
руется также ширина проходов к трапам.
Напомним, что из общей площади палуб вычитаются площади,
которые нельзя отвести под пассажирские (или командные) поме-
щения или разместить на них палубных пассажиров. К ним отно-
сятся площади, необходимые для обслуживания судовых устройств
или предназначенные для прогулок пассажиров, их посадки и вы-
садки; площади проходов к трапам, спасательным шлюпкам, местам
отдыха, туалетам; площади палуб, не огражденные фальшбортом
или постоянным леерным ограждением, а также палуба над фор-
пиком и ахтерпиком. Если пассажиры размещаются в надстройках
второго или третьего ярусов, то для каждого яруса предусматри-
вается по два трапа (в противоположных концах надстроек). При
наличии пассажирских помещений в корпусе обязательна установка
одного трапа (вместимость помещения менее 20 чел.) или двух
трапов в противоположных концах помещения (при 20 и более
пассажирах). Ширина трапов зависит от числа пассажиров в по-
мещении; регламентируются также наклоны трапов.
Особые требования предъявляются к расположению жилых
помещений на танкерах, перевозящих нефтегрузы I и II категорий.
Для уменьшения пожарной опасности жилые помещения на танке-
рах наиболее целесообразно располагать в металлической кормо-
вой надстройке или кормовой рубке. Запрещается располагать
жилые помещения над насосными отделениями и вертикальными
коффердамами самоходных судов, перевозящих нефтепродукты
I категории. Этот запрет не касается судов, перевозящих продукты
II категории. В этом случае жилые помещения разрешается раз-
мещать даже над грузовыми отсеками и насосными отделениями
при условии, что пол над палубой будет поднят не менее чем
на 0,5 м (в свету). На несамоходных нефтеналивных судах служеб-
ные помещения можно располагать над сухим отсеком, подняв пол
на 1,6 м (I категория нефтегруза) или 0,7 м—(II категория).
Во всех случаях пространство между главной палубой и припод-
нятым полом помещений в кормовой надстройке (рубке) должно
быть открытым. Помещения имеют два выхода, которые распола-
гают в противоположных концах.
§ 40.	Расположение пищеблоков, мест отдыха !
и санитарно-бытовых помещений
Расположение пищеблоков, мест отдыха и санитарно-бытовых
помещений в значительной степени предопределяется обязатель-
ными требованиями нормативных документов, перечисленных в пре-
дыдущем параграфе.
В состав пищевого блока судов I и II групп [41] входят: камбуз,
заготовочные, рестороны (столовые), сервировочные, раздаточные,
буфеты, посудомоечные, кладовые для хранения провизии.
158
В настоящее время применяются два основных принципа раз-
мещения пищеблоков — по горизонтали и по вертикали. В первом
случае весь комплекс пищеблока размещают в одной горизонталь-
ной зоне, обеспечивая тем самым непосредственную связь между
всеми помещениями пищеблока, что создает оптимальные удобства
для обслуживания пассажиров и облегчает труд обслуживающего
персонала (в частности, облегчается погрузка продуктов и вы-
грузка использованной тары). К недостаткам горизонтальной схемы
следует отнести потери площадей на открытых палубах, представ-
ляющих наибольшую ценность для размещения пассажирских по-
мещений, и наличие стойкого запаха пищи в ресторане, который
не удается удалить полностью даже при усиленной вентиляции.
Правилами техники безопасности в качестве основного рекомен-
дуется именно этот вариант, как наиболее простой и удобный для
обслуживающего персонала. Во втором случае, когда комплекс
пищеблока размещен вертикально, для связи между ними исполь-
зуется система лифтов. Ресторан, буфеты, сервировочные и разда-
точные располагают на одной из верхних открытых палуб, а кам-
буз, заготовочные, посудомоечные и кладовые — на главной палубе
или в трюме судна. Существует и промежуточный вариант, когда
на верхней открытой (или главной) палубе размещают ресторан
с помещениями, непосредственно связанными с ним в функциональ-
ном отношении (в том числе камбуз, заготовочную и расходную
кладовые), а прочие кладовые размещают на нижней палубе
и в трюме. При вертикальной схеме высвобождаются дополнитель-
ные площади, пригодные для размещения пассажиров на верхних
открытых палубах, и облегчается борьба со стойким запахом пищи
в ресторане. В каждом конкретном случае выбор той или иной
компоновки пищеблока в значительной степени зависит от числа
ярусов надстроек, принятого в проекте.
Рестораны (столовые) для пассажиров на судах транзитных
и местных линий должны одновременно обслуживать не менее 25%
всего количества пассажиров, а рестораны туристских судов — не
менее 50% туристов (две смены).
При расположении ресторанов друг над другом в оконечностях
надстроек наиболее рационально используется вертикальная схема
компоновки пищеблока и, кроме того, перед пассажирами откры-
вается прекрасный обзор местности. Поэтому рестораны на судах
с трехъярусными надстройками располагают: для пассажиров пер-
вой и второй категории — в носовой части надстройки 3-го яруса
(на шлюпочной палубе), а для пассажиров третьей категории —
В носовой части надстройки 1-го яруса на главной палубе
(см. рис. 19.1). Курительные и музыкальные салоны размещают
в носовом и кормовом помещениях надстройки 2-го яруса. На судах
С надстройками в два яруса рестораны для пассажиров третьей
категории располагают в носовой или кормовой части надстройки
на главной палубе, а ресторан для пассажиров первой и второй
категорий — в надстройке II яруса (соответственно в носу или
корме). Салон для отдыха в этом случае размещают в противо-
159
положной оконечности той же надстройки. Рестораны и салоны
должны иметь выходы с каждого борта на прогулочные галереи
и балконы открытых палуб, а также широкий внутренний вход.
Площадь ресторана определяют из расчета 1,2 м2 на человека
(для столовых 1,0 м2), а размеры столов — из расчета минималь-
ной нормы 0,6 пог. м кромки стола на одного человека. В помеще-
нии ресторана целесообразно иметь две буфетные стойки: одну
для холодных напитков и закусок, другую — для горячих. Если
буфет устраивается вне ресторана, то его допустимую вместимость
рассчитывают исходя из площади 0,5 м2 на человека. Сервировоч-
ные для хранения чистой посуды, столового белья и приборов
должны примыкать к ресторанам и сообщаться с ними непосред- i
ственно.
Посудомоечные, обслуживающие ресторан и буфеты, целесо-
образно располагать таким образом, чтобы грязная посуда посту-
пала в них через специальное окно, а чистая — через другие окна i
в раздаточную и камбуз.
Для упрощения обслуживания пищевые блоки команды на пас-
сажирских судах следует располагать в непосредственной близости
от пассажирских пищевых блоков (см. рис. 19.1). Площадь столо- i
вой для команды устанавливается из расчета 0,9 м2 на одного чело-
века с учетом необходимости одновременного обслуживания не *
менее чем двух третей членов команды.
Проектирование пищеблоков для команды на грузовых судах,
танкерах, буксирах и буксирах-толкачах имеет свои особенности,
которые оговорены в Санитарных правилах. Столовую располагают
па главной палубе из расчета 1,1 м2 на одного члена экипажа
при одновременном обслуживании двух третей членов команды.
В остальном придерживаются указаний для пищеблоков пассажир-
ских судов.
Особое внимание должно быть обращено на свободное переме-
щение пассажиров по коридорам, ведущим к ресторанам и сало- ।
нам, и на размеры их дверей. Высота коридоров должна быть не
менее 1950 мм, а ширина не менее 900 мм. Минимальные размеры
дверей — высота 1900 мм, ширина 900 мм (что превышает мини-
мальные размеры дверей пассажирских кают), причем в отличие
от кают они не должны иметь порогов. Перед входом в ресторан '
весьма желателен небольшой холл. Площадки, примыкающие
к палубным проемам для трапов, также желательно использовать
и оформлять в виде холлов, сочетающихся с поперечными коридо- 
рами, ведущими на бортовые прогулочные галлереи.
Кроме того, на пассажирских транзитных и туристских судах
на верхних открытых палубах (тентовой или шлюпочной) следует
устраивать плавательные бассейны, солярии и аэрарии. Наконец,
для отдыха пассажиров служат кинозалы, а при отсутствии тако-
вых в ресторанах оборудуют киноустановки с соблюдением всех
требуемых противопожарных мероприятий.
Камбуз необходимо размещать так, чтобы была обеспечена не-
посредственная передача пищи через окна камбуза в раздаточную
160
(буфетную). Кроме основного входа со стороны внутренних поме-
щений, камбуз должен иметь выход на открытую палубу. Согласно
санитарным требованиям, камбуз нельзя располагать рядом с убор-
ными, медицинской каютой, баней и прачечной, а также против
входа в них. Он не должен быть смежным с помещениями с высо-
кой температурой или быть над ними. Непосредственно к камбузу
должна примыкать заготовочная. В целях пожарной безопасности
камбузы судов, перевозящих нефтепродукты I категории, необхо-
димо располагать в кормовой части жилой надстройки, позади
помещений экипажа, отделяя его от них металлической пере-
боркой.
Для хранения продуктов в качестве обязательных устраивают
следующие кладовые: мороженого или охлажденного мяса и мяс-
ных продуктов; мороженой или охлажденной рыбы и рыбных про-
дуктов; масла, жиров и молочных продуктов; сухих продуктов
(крупы, муки, сахара, макарон, соли); овощей, фруктов, солений;
расходных продуктов (суточный запас), включая скоропортящиеся.
Кладовые для мяса, масла, рыбы, требующие охлаждения, целе-
сообразно компоновать в виде единого комплекса со специальной
предкамерой (ее назначение — снизить разницу температур между
кладовыми и внутренними помещениями судна). В эту же группу
может быть включена и кладовая для овощей. Расходную кладо-
вую можно размещать на площади камбуза и заготовочной. (Там
же может размещаться и кладовая сухих продуктов.)
Расчет площади и кубатуры кладовых производят исходя из
рекомендуемых Санитарными правилами суточных норм расхода
продуктов на одного человека, длительности рейса без пополнения
запасов продовольствия и норм загрузки кладовых продуктами
различного рода. На малотоннажных судах Санитарные правила
допускают снижение приведенных нормативов, обязательных для
крупнотоннажных судов.
К категории судовых санитарно-бытовых помещений относятся
парикмахерские, умывальные, бани и душевые, уборные, помеще-
ния для гигиены женщин, прачечные и кладовые для белья, поме-
щения для сушки спецодежды. Парикмахерская обязательно
должна иметь свободный выход на открытую палубу. (Площадь ее
принимается из расчета 4 м2 на одно кресло). Умывальные на пас-
сажирских судах (за исключением судов IV группы) устраивают
раздельно для команды и пассажиров, а также для мужчин и жен-
’Цин. При расчете числа кранов учитывается группа судна, назна-
чение умывальной (для пассажиров или команды) и общее число
пассажиров. Расстояние между кранами смежных раковин должно
быть не менее 0,6 м, ширина прохода между противоположными
Умывальниками 1,2 м, а при их отсутствии — не менее 0,6 м. Бани
(за исключением туристских судов) в основном устраиваются для
команды. Площадь мыльной и раздевальни, длина скамеек на
одного человека, а также количество мест в бане рассчитывают
по санитарным нормам. Душевые кабины должны быть предусмот-
рены не только для команды, но и для пассажиров (на судах групп
161
I и II). Указания о размерах кабин и раздевален, их количестве
и площадях даются в тех же нормах. Уборные должны быть обору-
дованы для пассажиров и команды на судах всех групп (за исклю-
чением судов IV группы, совершающих рейсы длительностью не
свыше 30 мин). На судах I и II групп рекомендуется иметь отдель-
ные уборные для мужчин и женщин (для команды предусматри-
вается отдельная женская уборная лишь в том случае, если коли-
чество команды на судне свыше 25 человек). Уборные должны
быть удалены от пищеблоков, их нельзя размещать над жилыми
каютами и местами отдыха пассажиров ввиду недопустимости про-
водки через эти помещения фановых труб. Поэтому все уборные
на судне целесообразно располагать в единой вертикальной зоне,
схватывающей корпус и надстройки. Расчет числа унитазов и пис-
суаров производят исходя из числа пассажиров и команды с уче-
том разряда судна. Размер кабин, их оборудование и проходы
регламентируются Санитарными правилами. На всех судах с коман-
дой свыше 10 человек должны быть оборудованы прачечные для
стирки белья и спецодежды, а также сушилки. Кроме того, следует
предусмотреть кладовые (шкафы) для грязного и чистого белья
В отдалении от жилых помещений и пищевых блоков устраивают
помещения для хранения и сушки спецодежды.
При компоновке общего расположения помещений по палубам
все санитарно-бытовые помещения целесообразно концентрировать
по возможности в крупных блоках, что облегчит устройство водо-
проводной и сточной фановой систем. В особенности это относится
к судам, плавающим по водным путям со строгим санитарным
режимом, а также к судам, на которых установлены вкладные
(или закрытые откачиваемые) фекальные цистерны, используемые
во время стоянок в портах, у пристаней, при прохождении шлюзов,
зон санитарной охраны водопроводов, курортов и пляжей. Объем
фекальных цистерн определяют исходя из суточных норм хозяйст-
венно-фекальных сточных вод на одного человека, группы судна
и времени хода между очистительными станциями.
Медицинские помещения на судах внутреннего плавания вклю-
чают амбулаторию, изолятор и санитарную каюту. На судах
II группы при количестве людей свыше 100 человек требуется
только санитарная каюта; на судах I группы в зависимости от
количества людей требуется санитарная каюта или изолятор на одну
койку, или амбулатория и изолятор на две койки. На грузовых
и буксирных судах I и II групп при числе команды свыше 25 чело-
век, устраивается санитарная каюта. Минимальная площадь поме-
щений медицинского назначения оговаривается нормами [41].
На каждом пассажирском судне в надстройке располагают
комнаты матери и ребенка (количество мест берется из расчета
3% общего числа пассажиров), а площадь — из расчета 2,9 м2 на
одного пассажира с ребенком. Каюты оборудуются одноярусными
койками, умывальником и детским унитазом.
При размещении указанных выше помещений также обязателен
учет требований [43].
162
§ 41.	Размещение рулевой рубки
Конструкция рулевой рубки и ее расположение на судне должны
обеспечивать судоводителю максимальную дальность кругового
обзора, а также свести к минимуму зону невидимости перед носом
и за кормой судна. Важной характеристикой удачного расположе-
ния рубки является критерий видимости (рис. 9.6) /гвд = £м/Л,
где — протяженность зоны невидимости впереди судна; L —
длина судна по грузовую ватерлинию. Как видно из рис. 9.6,
ACjBE = BCIDE. Если обозначить расстояние по горизонтали между
носовой оконечностью судна и постом наблюдения ходовой рубки
через /п; возвышение носовой оконечности судна над грузовой ватер-
линией /гн; возвышение глаза рулевого над горизонтальной пло-
скостью, проходящей на уровне носовой оконечности через hb (воз-
вышение глаза над палубой рубки принимается равным 1,7 м), то
длина зоны невидимости будет
Лм=-^-.	(9.1)
hb
Зависимость (9.1) позволяет определить при заданной длине
зоны невидимости Лм необходимое возвышение рубки проектируе-
мого судна над уровнем воды или ее удаление от носовой оконеч-
ности. Численные значения критерия видимости /гвд судов внутрен-
него плавания составляют: 0,75—1,0; 1,0—1,25; 1,25—1,5 соответ-
ственно для судов класса Л, Р и О (а также М). Нижний предел
относится к пассажирским судам, верхний — к сухогрузным. Для
танкеров, учитывая род груза, следует принимать значения, при-
ближающиеся к нижнему пределу. Для грузовых составов Ем соот-
ветствует длине зоны невидимости перед грузовым составом,
а длина L является суммарной длиной толкача и толкаемого
состава.
В дополнение к определению критерия видимости при разра-
ботке технического проекта вычерчивается диаграмма видимости,
позволяющая установить для порожнего судна и судна с полным
грузом углы обзора с поста ходовой рубки.
163
§ 42.	Расположение помещений,-нормируемых,
по допустимым уровням шума
Рис. 9.7. Схема расположения по-
мещений на судне по уровням
шума.
—шумное; — малошумное
смежное; □ — малошумное удаленное.
Допустимые уровни шума в помещениях судов внутреннего
плавания регламентируются Санитарными правилами, а также нор-
мативами МРФ в отношении средств звукоизоляции и звукопогло-
щения [42]. Все судовые помещения по допустимым уровням шума
делятся на две группы: нормируемые и ненормируемые.
Допустимые уровни шума регламентируются для следующих
помещений: а) машинных отделений и изолированных постов
управления СЭУ, среди которых выделяют машинное отделение
с постоянной вахтой; с дистанционным управлением, судовые
посты (изолированные посты управ-
ления СЭУ, ходовая рубка), машин-
ные отделения при комплексной ав-
томатизации СЭУ; б) жилых, обще-
ственных и служебных помещений,
среди которых выделяют жилые, и
общественные помещения судов I,
II и III группы, а также буксиров
и грузовых судов; служебные поме-
щения и пассажирские салоны су-
дов III и IV групп.
Среди нормируемых по шуму по-
мещений различают шумные и ма-
лошумные. К шумным относятся
машинные отделения, помещения
для дизель-генераторов и вспомога-
тельных механизмов, а также ах-
терпик и румпельное отделение, расположенное непосредственно
над движителем; к малошумным — каюты команды и пассажиров,
общественные и служебные помещения. Малошумное помещение
может быть или смежным с шумным, т. е. иметь с ним одно или
несколько общих перекрытий, или удаленным от него, т. е. отде-
ленным хотя бы одним промежуточным помещением. На рис. 9.7
показана схема расположения помещений с различной шумностью.
При разработке общего расположения судовых помещений необ-
ходимо малошумные помещения по возможности располагать
вдали от шумных.
Если уровни шума в помещении превышают регламентируемые
Санитарными правилами, то применяют специальные средства сни-
жения шума: звукопоглощающие конструкции, звукоизолирующие
кожухи механизмов, глушители шума всасывания ДВС. При-
меняя перечисленные средства, можно уменьшить шум не только
в самом изолируемом помещении, но также и в смежных с ним
п удаленных помещениях. На рис. 9.8 приведены некоторые типовые
конструкции изоляции. Толщина судовой звукопоглощающей изо-
ляции составляет от 50 до 150 мм для плоских и до 250 мм для
объемных конструкций.
164
В шумных помещениях звукопоглощающие покрытия должны
занимать не менее 50% площади поверхности палуб, бортов и пере-
борок. В машинном отделении, насыщенном вспомогательными
механизмами и трубопроводами, как правило, невозможно сделать
Рис. 9.8. Типы звукопоглощающих покрытий: а — плоское без воздушного
промежутка; б — плоское с воздушным промежутком; в — объемное.
1 — стальная обшивка перекрытия корпуса или переборки; 2 — звукопоглощающий
материал; 3 — перфорированная зашивка; 4 — воздушный промежуток.
звукопоглощающее покрытие сплошным: его формируют из отдель-
ных секций и располагают применительно к условиям машинного
отделения данного судна (по месту). Поэтому при выборе разме-
ров шумного помещения следует заблаговременно предусмотреть
соответствующий тип изоляции. Все сказанное относится также
Рис. 9.9. Типы звукоизо-
лирующих перекрытий:
а и б — одностенные;
в — двухстенные.
1 — стальной настил пере-
крытия; 2 — вибродемпфиру-
ющее (мастичное) покры-
тие; 3 —лииолеум; 4 — за-
шивка из досок илн дре-
весностружечной плиты; 5 —
звукопоглощающий матери-
ал; 6 — воздушный проме-
жуток.
Рис. 9.10. Типы звукоизолирующих переборок: а и б — одностепные;
в и г — двухстенные.
/ — стальная обшивка переборки; 2 — теплоизолирующий материал; 3 — зашивка
из досок нлн древесностружечных плит; 4 — звукопоглощающий материал; 5 —
воздушный промежуток.
165
к машинным шахтам, тамбурам и сходам, размеры которых в свету
регламентируются требованиями техники безопасности.
При окончательном уточнении размеров машинного отделения
необходимо также учитывать следующее. Если уровни шума
в машинном отделении нельзя уменьшить за счет виброизоляции
двигателей и звукоизоляции конструкций, то в нем должны быть
установлены звукозащитные кабины для размещения постов управ-
ления механизмами. Кабины выполняются в виде двухстенной кон-
струкции со звукоизолирующим материалом. Изолирование цент-
рального поста управления от машинного отделения не освобож-
дает от необходимости соблюдать установленные санитарными нор-
мами уровни шума в самом машинном отделении (однако в этом
случае нормы несколько снижаются).
Размеры помещений, смежных с шумными, следует устанавли-
вать с учетом звукоизолирующих перекрытий и переборок (осо-
бенно двухстенных). Толщина одностенных звукоизолирующих
перекрытий составляет от 28 до 78 мм, двухстенных — от 78 до
153 мм; толщина одностенных звукоизолирующих переборок —
31—45 мм, двухстенных — 81—120 мм. На рис. 9.9 и 9.10 приве-
дены некоторые типы звукоизолирующих перекрытий и переборок.
Нормируемые по шуму помещения, смежные с машинным отде-
лением, необходимо отделять коффердамом, имеющим ширину воз-
душного промежутка не менее 500 мм. При планировке кают
команды и пассажиров, а также общественных и служебных поме-
щений, относящихся к малошумным помещениям, также необхо-
димо учитывать толщину звукоизолирующих покрытий.
Глава X
РАСЧЕТ ВЕСОВОЙ НАГРУЗКИ
И ГРУЗОВМЕСТИМОСТИ
§ 43.	Расчет весовой нагрузки
Расчет весовой нагрузки судна производят в табличной форме.
При этом фиксируется вес и положение центра тяжести каждой
статьи нагрузки. Таблицы нагрузки составляют на основе деталь-
ных подсчетов веса отдельных конструкций по проектным или рабо-
чим чертежам (в зависимости от стадии проектирования). Расчет
нагрузки судов внутреннего плавания со строго регламентирован-
ной техническим заданием осадкой относится к числу наиболее
ответственных проектных расчетов. Ошибки, допущенные при этом,
а также при определении положения центра тяжести судна, могут
привести к тому, что построенное судно не будет удовлетворять
гарантийным данным по остойчивости, осадке, прочности и ско-
рости.
Расчет весовой нагрузки, выполненный на стадии технического
проекта, используется для составления проектных норм расхода
166
материалов, технологического планирования постройки судна, опре-
деления его стоимости и уточнения эксплуатационно-экономических
расчетов.
Методика определения весовой нагрузки различна на различ-
ных стадиях проектирования. В предэскизной стадии, а также при
разработке эскизного проекта расчет весовой нагрузки можно про-
изводить с помощью весовых измерителей, отнесенных к тем или
иным модулям или с использованием данных близкого прототипа
(см. § 9). В стадии технического проекта подсчет весов по всем
статьям нагрузки выполняется по проектным чертежам, схемам,
эскизам и требует высокой точности. При разработке рабочих чер-
тежей весовая нагрузка определяется на основании специфика-
ционных детальных расчетов весов. Исполнительная весовая на-
грузка составляется по рабочим чертежам и корректируется в про-
цессе постройки судна.
Весовая нагрузка судов внутреннего плавания рассчитывается
для следующих основных случаев загрузки:
—	порожнее судно со снабжением согласно договорной специ-
фикации, с заполненными механизмами и трубопроводами, но без
команды, продовольствия, запасов топлива и масел, питьевой
и питательной воды;
—	порожнее судно с полными спецификационными запасами
топлива, масел и питьевой воды;
—	порожнее судно с командой и односуточными запасами;
—	судно с полным грузом с односуточными запасами;
—	судно с полным грузом со спецификационными запасами.
При наличии на судне балласта весовая нагрузка рассчиты-
вается для водоизмещения с балластом и без него.
Расчеты весовой нагрузки, выполняемые в соответствии с требо-
ваниями МРФ, производятся по номенклатуре, установленной нор-
малью Н1-56—68, причем для всех стадий проектирования весовая
нагрузка по статьям принимается одинаковой. В нормали указаны
разделы и группы весовой нагрузки судна. Группы весовой на-
грузки в свою очередь подразделяются на статьи.
Вес наплавленного металла сварных швов при составлении весо-
вых нагрузок принимается в размере 1,5% веса конструкций, вес
заклепок в корпусных конструкциях — в размере 2,5% веса сталь-
ных конструкций и 5% веса конструкций из алюминиевых сплавов.
Вес окраски корпуса в эскизных и технических проектах опреде-
ляется по данным судов-прототипов. В рабочем проекте вес окраски
берется по окрасочным ведомостям.
Вес команды с багажом при составлении весовой нагрузки судна
определяется из расчета 100—120 кг на одного человека. Вес пас-
сажиров с багажом — 100—120 кг/чел. на коротких линиях и 120—
150 кг/чел. на дальних. Вес человека без багажа принимается
Равным 75 кг.
Запас провизии для экипажа принимается из расчета 3 кг на
одного человека в сутки, для пассажиров — 4 кг на одного чело-
века в сутки.
167
Вес питьевой и мытьевой воды определяется по Санитарным
правилам, согласно которым минимальная суточная норма на
одного человека в зависимости от группы судна составляет 5—30 кг
питьевой воды и 20—30 кг мытьевой; для судов прибрежного мор-
ского плавания суточная норма пресной мытьевой воды не должна
быть ниже 30 кг.
Если проектируемое судно предназначается для плавания по
водохранилищам, каналам и участкам рек с особым санитарным
режимом, то в дедвейт должен быть включен вес фекально-сточ-
ных вод. В зависимости от группы судна Санитарными правилами
установлена минимальная норма фекально-сточных вод на одного
человека в сутки: 10—70 л для пассажирских судов и 10—30 л для
грузовых и буксирных. (Следует отметить, что обычно вес фекаль-
но-сточных вод учитывается в нагрузке судна, относящейся к окон-
чанию рейса.)
Запас водоизмещения для эскизного и технического проектов
принимается соответственно из расчета 5 и 3% водоизмещения
судна.
§ 44. Уточнение грузовместимости судна.
Эпюра емкости
Для уточнения грузовместимости судна на стадии технического
проектирования прибегают к построению эпюры емкости, которая
наглядно отображает распределение объемов отдельных помеще-
ний и емкостей корпуса судна. (В случае необходимости эпюру
емкости можно построить и для надстроек.) Эпюра емкости позво-
ляет определить: чистую вместимость каждого грузового трюма;
соответствие заданной чистой вместимости судна суммарной вме-
iп
стимости грузовых трюмов, т. е. соблюдение условия Vc=^j Veil
ы
количество груза, которое может принять каждый трюм при транс-
портировке грузов, имеющих различные удельные погрузочные
объемы; объемы фор- и ахтерпика, а также объемы диптанков,
топливных цистерн, отсеков двойного дна, в которых размещаются
топливо, питательная, питьевая и мытьевая вода, водяной балласт
и т. п.; кубатуру жилых помещений, расположенных в корпусе,
с точки зрения удовлетворения санитарным нормам.
Построение эпюры емкости начинается с эпюры брутто, которая
аналогична строевой по шпангоутам с той лишь разницей, что по
оси ординат откладывают не площади теоретических шпангоутов
по грузовую ватерлинию, а вычисленные по теоретическому чертежу
полные площади поперечных сечений брутто корпуса, считая по
главную палубу. Кривая, полученная в результате этого построе-
ния (рис. 10.Г) является эпюрой емкости брутто Пбр. Из рис. 10.1
видно, что при построении этой эпюры учтены также добавочные
объемы, заключенные между поперечными и продольными коминг-
сами грузовых люков.
168
После того как сечения корпуса судна для построения эпюры
емкости брутто вычерчены, в них вчерчиваются соответствующие
сечения нетто йНт корпуса, которые характеризуют погрузочные
габариты, исчисляемые по конструктивным чертежам набора кор-
пуса для следующих видов грузов:
а)	для штучного груза (рис. 10.2): внизу — по верхнюю кромку
трюмной елани (если таковая имеется) и по верхнюю кромку кры-
шек льял; с бортов — по внутреннюю кромку бортовых шпангоу-
тов, а при оборудовании трюмов съемными ограждениями — рыбин-
сов; вверху — по нижнюю кромку бимсовых книц и бимсов (про-
межуточных при редко расставленных рамных шпангоутах или
। । ।	।	। । । । । । । ।____________________________________।_____।..... ।____।___1 ।___________।____।—।
100 35 90	85	80	75 70 65 60 55	50 45 40 35 30 25	20 15 10	5 0
Рис. 10.1. Эпюра емкости.
/ — брутто; 11 — нетто; 111 — отсеков двойного дна;
/ — грузовые люки.
рамных при чередовании рамных и промежуточных шпангоутов).
При расчете должны быть приняты во внимание потери полезной
кубатуры за счет карлингсов, бортовых стрингеров и пиллерсов
(при отсутствии пиллерсов потери объема от карлингсов и борто-
вых стрингеров принимаются равными около 1 % объема нетто);
б)	для насыпного груза, не боящегося отпотевания бортов
(песок, щебень и т. п.); внизу — по верхнюю кромку днищевого
настила; с бортов — по бортовую обшивку; вверху — по нижнюю
кромку бимсов. Потери на набор, которые учитываются дополни-
тельно, составляют до 2—3% объема нетто (в зависимости от
величины трюма);
в)	для насыпного груза, боящегося отпотевания бортов, те же
Условия, что и в п. а), но с учетом сплошной зашивки бортового
набора.
Из объема нетто грузовых трюмов должны быть вычтены
°бъемы, необходимые для размещения и обслуживания трюмной
механизации, если она установлена постоянно и конструктивно
связана с корпусом. Если предусматривается лишь временное раз-
мещение перегрузочных механизмов в трюме, то для навалочных
гРузов эти объемы в эпюре емкости не учитываются.
169
JC (Уд
Рис. 10.2. Площади поперечного се-
чения корпуса брутто и нетто.
— площадь нетто грузового трюма;
—площадь нетто грузового люка.
Объемы фор- и ахтерпика определяются непосредственно по
эпюре емкости брутто; при этом поправка на набор и цементовку
принимается в размере до 3% объема этих отсеков (в зависимости
от их размеров и набора). Если в форпике размещен цепной
ящик и якорные трубы, то учитывается дополнительная поправка
на их объем.
Объем цистерн наливных судов исчисляется также по эпюре
емкости брутто минус 2—3% объема на набор (в зависимости от
размеров судна). При наличии двойного дна объем отсеков, пред-
назначенных для размещения топлива, масел и воды, исчисляется
по теоретическому чертежу минус
3% объема на набор.
Объем жилых помещений,
если таковые наносятся на эпю-
ру, определяют: внизу — по верх-
нюю кромку пола, с бортов — по
внутреннюю кромку бортовой от-
делки, вверху — по нижнюю кром-
ку подволока.
Объем помещений, отводимых
под груз на главной палубе в
надстройке первого яруса, опре-
деляют согласно п. а), помня, что
при расчете площади палубы, ис-
пользуемой для размещения гру-
за в надстройке, должны быть
вычтены (исходя из условий экс-
плуатации судна) следующие
площади: проходы в каюты и служебные помещения; площади, не-
обходимые для обслуживания судовых устройств и занятые погру-
зочно-разгрузочными механизмами; грузовые проходы; грузовые
люки, если прочность люковых закрытий недостаточна для разме-
щения на них груза; сходные люки.
При построении эпюры емкости нетто используются те же орди-
наты, что и при построении эпюр емкости брутто. Ниже оси абс-
цисс наносится шкала, указывающая положение всех конструктив-
ных шпангоутов на полной длине судна (см. рис. 10.1). Используя
эту шкалу, на эпюре емкости наносят поперечные переборки, попе-
речные комингсы грузовых люков, поперечные стенки цепного
ящика, а также положение отсеков двойного дна (отсеки двойного
дна на эпюре перекрещены). При наличии двойного дна на эпюру
емкости брутто наносят последовательно, считая от оси абсцисс,
площади сечений двойного дна, а затем соответствующие площади
сечений нетто грузовых трюмов и прочих помещений. Разность
между площадями эпюр емкости брутто и нетто характеризует
потерянные для эксплуатации судна объемы (на рис. 10.1 показаны
штриховкой).
При построении эпюры емкости одновременно определяются
координаты центра тяжести грузовых трюмов, топливных цистерн,
170
1 ахтерпик; 2— румпельное отделение; 3—машинное отделение; 4 — цистерна дизельного масла; 5 — цистерна масла для гидропередачи; б,
7 — балластные отсеки правого и левого борта; 8— кингстонный ящик; 9, 10 — цистерны отработанного дизельного масла правого и левого
борта; 11 — цистерна сбора подсланевых вод; 12— топливный междудонный отсек; АЗ, 14 — забортные ледовые ящики правого и левого борта; 15 —
коффердам; 16, /7 —цистерны питьевой воды правого н левого борта; 18 — цистерна расходного топлива; 19 — фекальная цистерна; 20 — топ-
ливный отсек; 2/— выгородка для эхолота; 22—кладовая; 23, 24 — балластные отсеки правого и левого борта; 25 — форпик.
171
балластных отсеков и т. д. как по высоте, так и по длине (по тео-
ретическому чертежу). Если отдельные отсеки несимметричны отно-
сительно диаметральной плоскости, положение центра тяжести от-
сека определяют по ширине. Координаты центра тяжести отдельных
помещений используются для расчетов остойчивости, крена и диф-
ферента судна при различных случаях загрузки.
Построение эпюры емкости для грузовых судов коробчатого
типа, имеющих не только двойное дно, но и двойные борта (грузо-
вые суда внутреннего плавания всех классов грузоподъемностью
свыше 350 т), упрощается, поскольку в данном случае внутренние
борта трюмов имеют прямостенные вертикальные либо наклонные
образования.
Аналогичным образом вычерчиваются эпюры емкости корпуса
судов, не предназначенных для перевозки грузов. В качестве иллю-
страции на рис. 10.3 приведена эпюра емкости (нетто) буксира-
толкача. На эпюре указываются все объемы (в м3) —теоретические
в числителе и действительные в знаменателе, а также координаты
их центров тяжести xG и zG. (На рисунке xG и zG указаны только
для форпика и одного из топливных отсеков.)
Глава XI
ПОПЕРЕЧНАЯ ОСТОЙЧИВОСТЬ СУДОВ
§ 45. Анализ характеристик остойчивости судна
Все практические задачи, связанные с определением углов
крена 0 в различных условиях эксплуатации судна при заданном
состоянии нагрузки, удобно решать по диаграмме статической
остойчивости, выражающей зависимость между углами 0 и восста-
навливающим моментом М или плечом восстанавливающей пары
lc = MID. Характерные особенности диаграммы, представленной
в виде кривой М (0) или Zc (0), позволяют также судить о поведе-
нии судна под воздействием статически или динамически прило-
женных кренящих моментов [1].
Диаграммы статической остойчивости М(0), полученные для
тех или иных судов или вариантов нагрузки данного судна, могут
отличаться прежде всего формой восходящей ветви, особенно ее
начального участка (при сравнительно малых углах крена). Так,
для судов с относительно большим значением метацентрической
высоты (как правило, /io>l,O м) характерны диаграммы М(б)
с выпуклым или почти прямолинейным начальным участком (рис.
11.1). В частности, диаграммы такого типа обычно имеют суД;_'
внутреннего и смешанного плавания, которые из-за ограниченно!!
осадки (при 5/Т^З,5) обладают повышенной начальной остончН'
востью ~(ha=holD ! или /io/B>O,2O-yO,25). Зависимость Л1 (0) Д-пЯ
этих судов близка к линейной при углах крена 0=104-15° и даже
0 = 2Он-25°.
172
Суда с малыми значениями hQ (до 0,4 м) и относительно высо-
ким надводным бортом имеют диаграммы М (0) с вогнутым (S-об-
разным) участком. Для судов внутреннего плавания такие диаг-
раммы остойчивости не характерны. Исключением являются лишь
небольшие винтовые пассажирские суда или рейдовые и портовые
винтовые буксиры, у которых отношение В/7'<3,0. Диаграммы
М (6), имеющие слегка вогнутый начальный участок, могут быть
также получены для судов, перевозящих лесные грузы на палубе.
Кренящие моменты Мкр, возникающие в условиях эксплуатации
того или иного судна, обычно таковы, что углы крена 0 соответ-
ствуют его устойчивым наклонениям, т. е. оказываются меньше
угла 0с max, при котором получается максимальная ордината Мтах
(или /тах) диаграммы ста-
тической остойчивости (см.
рис. 11.1). Как правило,
значения 0сшах= 25^-35° на-
блюдаются лишь после вхо-
да кромки верхней палубы
судна в воду или оголения
середины скулы его кор-
пуса.
Из сказанного выше сле-
дует, что на поведение суд-
на при углах крена 0<0стах
существенно должна влиять
Рис. 11.1. Характеристики диаграммы ста-
тической остойчивости.
форма восходящей ветви
диаграммы М(0), в особен-
ности, ее начального участ-
ка. Так, по форме началь-
ного участка диаграммы М(0) можно судить о том, насколько
судно подвержено бортовой качке на волнении и каков ее характер
(плавность или порывистость). Вогнутая форма этого участка сви-
детельствует о том, что данное судно при прочих равных условиях
должно иметь больший период бортовой качки, чем суда тех же
размеров, но с диаграммой М(0), приведенной, например, на
рис. 11.1. Такое судно обычно оказывается и более мореходным на
часто встречающемся ветровом волнении умеренной интенсивности,
а бортовая качка носит достаточно плавный характер (см.
главу XV). Однако чрезмерная вогнутость начального участка диа-
граммы М(0) является показателем «валкости» судна и крайне не-
желательна для его эксплуатационной остойчивости (см. § 47).
Прежде всего это относится к судам, предназначенным для пере-
возки пассажиров или сыпучих и навалочных грузов.
В общем случае восходящая ветвь диаграммы М(0) должна
Иметь такую форму, при которой было бы обеспечено достаточно
благоприятное для данного судна сочетание характеристик борто-
вой качки на волнении и показателе?! эксплуатационной остойчи-
вости на тихой воде. Это достигается выбором либо фиксирован-
ного значения плеча восстанавливающей пары при некотором срав-
173
нительно небольшом угле крена, либо предельно допустимой мета-
центрической высоты (как максимальной, так и минимальной).
Пассажирские суда класса М или О, для которых обычно харак-
терны диаграммы Л-1(0) типа, изображенного на рис. 11.1, имеют,
как правило, удовлетворительную эксплуатационную остойчивость
при плавании на тихой воде, но не всегда обладают достаточно
высокой мореходностью в условиях волнения (см. главу XV). Для
ориентировочной оценки мореходности пассажирских судов внут
реннего плавания на волнении в крупных озерах и водохранили-
щах можно воспользоваться приведенными далее рекомендациями.
Эти рекомендации основаны на результатах анализа и обобщения
данных, характеризующих остойчивость и бортовую качку типовых
пассажирских судов, построенных в последние годы. Согласно полу-
ченным результатам, достаточно благоприятное сочетание показа-
телей мореходности и эксплуатационной остойчивости таких судов
обычно обеспечивается, если их относительная метацентрическая
высота h0/B при заданных характеристиках формы корпуса и со-
стоянии нагрузки (BIT, б, zGIH) находится в определенных преде-
лах. Для этого желательно, чтобы выполнялось условие
(ill)
где коэффициент kh = 0,035-4-0,045 при значениях Д=б—,
0	Т ZG
изменяющихся для судов с удовлетворительными показателями
мореходности в пределах от 2,5 до 4,5. Для пассажирских судов,
при проектировании которых учитывается лишь необходимость
обеспечения эксплуатационной остойчивости на тихой воде, коэф-
фициент kf, достигает 0,065—0,075 (при А =5,0-у7,0).
Максимальная ордината Мтах (или /тах) диаграммы остойчиво-
сти (см. рис. 11.1) соответствует углу крена 0( тах и определяет
предельный кренящий момент МКр maX=Mmax, который может
выдержать судно, не опрокидываясь при статических наклонениях
0с. Очевидно, что чем выше ордината Мтах при прочих одинаковых
характеристиках диаграммы остойчивости (например, 0С' max), тем
больше кренящий момент Л4Кр = Л11Т1ах, приложенный к судну стати-
чески и постоянный по величине. Однако в действительности кре-
нящие моменты, как правило, несколько уменьшаются с возра-
станием углов крена, т. е. Мкр(0) <Л41ф(0), как это показано на
рис. 11.2 для двух судов (1 и 2) {27]. Из рисунка видно, что судно /
может опрокинуться, если момент Мкр(0) достигнет значения Мщах
при угле крена 0imaX, в то время как судно 2 под действием того же
момента окажется еще остойчивым. Следовательно, при статиче-
ском действии кренящих моментов, возникающих в реальных усло-
виях эксплуатации, более остойчивыми будут суда, у которых угол
0с max, соответствующий максимуму диаграммы М(0), будет
больше.
Величина Л1тах (или /тах) тоже влияет на показатели остойчи-
вости судна при действии кренящих моментов, приложенных к неМУ
174
Рис. 11.2. Сравнительная оценка безопас-
ности плавания судов по диаграммам ос-
тойчивости.
динамически. Так, если при прочих одинаковых характеристиках
диаграммы М (0) значение Л1тах будет больше (см. рис. 11.1), то
возрастает и минимальный опрокидывающий момент Monp при
динамических наклонениях 0Д.
Показатели остойчивости судна при действии динамически при-
ложенных кренящих моментов зависят и от положения максимума
диаграммы М(0), т. е. от угла 0с max- С некоторой погрешностью
в безопасную сторону обычно принимается, что кренящий момент
в процессе динамических наклонений судна остается практически
неизменным, т. е. MKp = const. Тогда, как это видно из рис. 11.2,
величина MKp будет больше восстанавливающего момента при
углах крена 0<01с для судна
тельно, кренящий момент Мкр,
приложенный динамически, со-
вершит в первом случае мень-
шую работу, чем во втором.
В результате получается, что
динамический угол крена 0!Д<
<02Д, т. е. судно 1 должно счи-
таться более остойчивым, чем
судно 2.
Однако этот вывод не учи-
тывает, что из-за более резкого
возрастания восстанавливаю-
щего момента судно 1 будет
иметь меньший период борто-
вой качки, а следовательно, и
более неблагоприятный ее характер, чем судно 2. Если же такие
суда сравнивать с учетом характера качки, то более безопасным
в эксплуатации на волнении будет судно 2. Мореходность судна 1
ухудшается и вследствие того, что оно имеет меньший надводный
борт или более ограниченную осадку, чем судно 2.
Таким образом, выводы о безопасности эксплуатации того или
иного судна зависят от условий, в которых оно должно плавать.
Если эти условия точно неизвестны, то положение максимума
диаграммы Л1(0) следует выбирать на основании статистических
Данных, относящихся к судам того же назначения, достаточно
близким к проектируемому судну по размерам корпуса и району
плавания.
Форма и протяженность нисходящей ветви диаграммы статиче-
ской остойчивости (при 0>0с max) влияют прежде всего па значе-
ние минимального опрокидывающего момента ЛГопр (см. рис. 11.1).
Так, величина Мопр определяется по диаграмме М(0) углом опро-
кидывания, т. е. предельным динамическим углом крена 0дтах =
^0оПр. Площадь этой диаграммы, расположенная выше кривой
Мопр(0), характеризует минимальный запас динамической остойчи-
вости судна. Протяженность положительной части диаграммы
(когда Л15>0) определяется углом заката 0с' max (при неустойчи-
в'« наклонениях).
175
§ 46. Особенности нормирования
остойчивости судов внутреннего плавания
Единый подход к оценке показателей остойчивости судов внут-
реннего плавания устанавливается нормативными требованиями
Правил Речного Регистра РСФСР [38]. Согласно этим требованиям,
судно считается остойчивым, если при всех состояниях его нагрузки
и всех случаях действия кренящих моментов, указанных в Прави-
лах, выполняется условие
Мкр.н<МД0П.н,	(11.2)
где Л1кр. н—нормированные значения кренящих моментов, прило-
женных к судну динамически или статически; Мдоп. н— значения
предельно допустимых моментов при динамических или статиче-
ских наклонениях судна.
Расчетная схема определения любого из нормированных момен-
тов Л1кр. н соответствует наиболее опасным, но достаточно вероят-
ным условиям действия кренящих нагрузок на судно. При этом
также учитывается вероятность совместного действия двух катего-
рий кренящих нагрузок на судно (например, бортовой качки на
волнении и шквала). Численные значения Л1кр.н зависят как от
элементов судна, так и от условий его эксплуатации, которыми
определяется природа и характер действия кренящих нагрузок.
Нормированные моменты Л1ДОп. н назначаются в зависимости от
предельно допустимых углов крена 0ДОП. н.
Значения Млоп, соответствующие динамическим наклонениям 0Д,
находятся из условия равенства работ кренящего и восстанавли-
вающего моментов при угле крена 0Доп = 0дтах- Он принимается
равным наименьшему из углов крена, при превышении которого
для данного судна может возникнуть опасность потери остойчи-
вости. Э'тому условию соответствует либо угол крена 0ОПр, который
выдерживает судно не опрокидываясь при динамических наклоне-
ниях (см. § 45), либо угол 0зал, когда начинается заливание судо-
вых помещений через отверстия, расположенные в корпусе или
надстройках и не имеющие прочных водонепроницаемых закрытий.
Для судов внутреннего плавания величина Мдоп, как правило,
определяется углом 03ал<0опр.
Значения Мд0П при статических наклонениях 0С находятся из
условия равенства кренящего и восстанавливающего моментов при
угле крена 0ДОп = 0С экспл. Он считается равным углу крена, при
котором нарушаются нормальные условия эксплуатации судов того
или иного назначения из-за продолжительного (статического) дей-
ствия кренящих нагрузок, вследствие чего могут существенно сни-
зиться показатели остойчивости данного судна. Такому значению
бдоп — 0С экспл обычно соответствует угол крена, при котором входит
в воду кромка верхней палубы судна (с учетом обносов) или ого-
ляется середина скулы корпуса. Для пассажирских судов значение
бдоп приходится также ограничивать углом крена, оказывающий
неблагоприятное психологическое воздействие на людей и называе-
те
мым иногда «углом паники». Обычно этот угол не должен быть
больше 10—12° (особенно для речных пассажирских судов с широ-
кими обносами палубы).
В качестве основного критерия, которому должна удовлетворять
остойчивость всех судов при ее проверке по Правилам, принимается
способность судна противостоять действию шквала, т. е. выдержи-
вать динамически приложенное давление ветра, зависящее от
района плавания (разряда того или иного водоема). Судно счи-
тается остойчивым по основному критерию, называемому иначе
критерием погоды, если при действии кренящего момента от шквала
выполняется условие вида (11.2), т. е. Л1кр<Л1дОп.
Остойчивость судов классов М — СП, М и О должна прове-
ряться по основному критерию с учетом расчетных амплитуд борто-
вой качки 0т на ветровом волне-
нии, интенсивность которого (по
высоте волн заданной обеспечен-
ности) соответствует наибольшей
силе ветра (8—9 баллов по шкале
Бофорта) в бассейнах того же раз-
ряда. Амплитуды качки вводятся
и при проверке остойчивости су-
дов класса Р, если они допуска-
ются к плаванию в бассейнах бо-
лее высокого разряда, но с огра-
ничением по погоде (при ветре
силой до шести баллов). Во всех
перечисленных случаях учет а мп;
Рис. 11.3. Схема проверки остойчиво-
сти судна по основному критерию.
качки на волнении приво-
дит к уменьшению предельно допустимого момента Мдоп при дина-
мических наклонениях по сравнению с его значением для данного
судна, плавающего на тихой воде. При этом наименьшее значе-
ние Л1дОп (по углу 0опр или 03ал) соответствует расчетной схеме
(рис. 11.3), основанной на предположении, что шквал налетает на
судно в тот момент, когда оно имеет наибольшую амплитуду качки
0m на наветренный борт.
Для судов класса Р или Л, плавающих в бассейнах соответ-
ствующего разряда, в которых интенсивность ветрового волнения
невелика, проверка остойчивости по основному критерию произво-
дится без учета бортовой качки (т. е. 0т = О).
Остойчивость судов того или иного назначения (например, пас-
сажирских, буксирных) должна удовлетворять не только основ-
ному критерию, но и некоторым дополнительным нормативным
требованиям, учитывающим действие кренящих нагрузок, обуслов-
ленных спецификой эксплуатации данного судна. Особо важное
значение имеют дополнительные требования к остойчивости пасса-
жирских судов внутреннего плавания, которая должна удовлетво-
рять условиям вида (11.2) при действии следующих кренящих
Моментов:
Мп — от скопления пассажиров у одного борта судна, т. е. при
начальном (статическом) крене 0С = 0П;
у
Заказ № 1837	177
Л1В — от статического действия ветра на судно с учетом скопле-
ния пассажиров у борта (иначе, при начальном крене 0П);
Af3 — от сил, возникающих в эволюционном периоде циркуляции
судна, имеющего начальный крен 0П от скопления пассажиров.
К остойчивости буксирных судов предъявляется, например, до-
полнительное требование, согласно которому условие вида (11.2)
должно выполняться при действии кренящего момента от попереч-
ного рывка буксирного троса. Для судов класса М — СП, пере-
возящих сыпучие грузы, дополнительным требованием к остойчи-
вости является удовлетворение так называемому критерию уско-
рений. Этот критерий имеет в данном случае тот же вид, что и для
грузовых судов смешанного плавания (см. главу XIX).
Все расчетные схемы проверки остойчивости по Правилам Реч-
ного Регистра РСФСР основаны на результатах экспериментально-
теоретических исследований, выполненных в ЛИВТ с использо-
ванием материалов натурных испытаний и имеющегося опыта
эксплуатации типовых судов внутреннего плавания. В этих иссле-
дованиях учитывались все наиболее важные специфические особен-
ности рассматриваемых судов: ограниченная осадка, повышенная
начальная остойчивость, сравнительно малый период бортовой
качки, развитая парусность и т. п. В частности, при проверке остой-
чивости таких судов по основному критерию или в соответствии
с некоторыми дополнительными требованиями принималось так
называемое приведенное плечо кренящей пары, позволяющее учесть
неблагоприятное влияние бокового дрейфа на крен судов с большим
отношением В/Т без изменения результатов расчета ординат диаг-
раммы Л1(0).
§ 47.	Требования к эксплуатационной
остойчивости судов
При проектировании некоторых судов внутреннего плавания
следует удовлетворять не только нормативным требованиям, рас-
смотренным в § 46, но и требованиям к эксплуатационной остойчи-
вости. Это обусловлено тем, что в ряде случаев при плавании судна
в тихую погоду может возникнуть крен, который повлечет за собой
нарушение нормальных условий эксплуатации данного судна. Так,
при достаточно больших углах крена ухудшаются условия пере-
возки пассажиров или грузов, нарушается режим работы движи-
тельного комплекса и энергетической установки буксиров. Все это
приводит к необходимости введения специфических требований
к эксплуатационной остойчивости судов внутреннего плавания
в зависимости от их назначения.
Проверка эксплуатационной остойчивости судов того или иного
назначения в известной мере предусматривается дополнительными
нормативными требованиями Речного Регистра РСФСР (см. § 46).
Однако эти требования не охватывают всех возможных случаев,
когда необходимо проверять состояние эксплуатационной остойчи-
вости судна. Так, согласно нормативным требованиям, предельно
178
допустимый угол крена 0ДОП при динамических наклонениях судна
не должен быть больше угла опрокидывания 0ОПр или угла зали-
вания бзал- Для судов внутреннего плавания в большинстве случаев
приходится учитывать угол 0зал, поскольку он обычно меньше 0опр.
Если расчетный угол крена при динамических наклонениях будет
близок к бзал, то такой крен в условиях эксплуатации судна может
вызвать неблагоприятное психологическое воздействие на пассажи-
ров (а иногда и панику), поэтому в требованиях к эксплуатацион-
ной остойчивости пассажирских судов может быть указан расчетный
угол крена, равный 0,8бзал (причем кромка палубы надводного
борта или верхняя кромка обносов не должна входить в воду).
Возможность выполнения такого требования должна быть прове-
рена расчетом уже в стадии эскизного проектирования судна с обя-
зательным учетом амплитуд бортовой качки судна на волнении.
В Правилах Речного Регистра РСФСР имеется дополнительное
требование, согласно которому предельно допустимый угол крена
б'доп пассажирских судов длиной свыше 30 м при скоплении пас-
сажиров у одного борта не должен превышать 10°. Однако
согласно требованиям к эксплуатационной остойчивости, этот угол
не должен быть более 7—8°, поскольку при большем крене люди
начинают «скользить» по палубе к борту судна.
Такое же требование предъявляется к эксплуатационной остой-
чивости пассажирских судов внутреннего плавания при действии
кренящего момента Мв от статического давления ветра, который
считается преобладающим в бассейнах того или иного разряда.
Выполнение такого требования особенно важно и потому, что рас-
сматриваемые суда имеют значительно больший коэффициент
«ветробойности», чем морские пассажирские суда. Этот коэффи-
циент, равный отношению площади парусности S к погруженной
площади диаметральной плоскости Пдп, у пассажирских судов
внутреннего плавания обычно изменяется в пределах от 3,5 до 4,8,
а для мелкосидящих судов возрастает до 5,0—5,8 и более. Лишь
У пассажирских судов пригородных линий коэффициент «ветробой-
ности» снижается до 1,5—2,0.
Для пассажирских судов классов М и О соблюдение рассмат-
риваемого требования к углу крена от статического давления ветра
может повлечь за собой существенное уменьшение периода борто-
вой качки и нежелательное усиление ее порывистости. Для судов,
не выходящих в бассейны разряда О, даже с ограничением по
погоде, ухудшение характеристик качки не имеет решающего зна-
чения, и упомянутое требование к эксплуатационной остойчивости
вполне приемлемо.
Проверка остойчивости при статическом действии ветра пре-
дусматривается Правилами Речного Регистра и для сухогрузных
сУдов, перевозящих грузы на палубе, а также для судов-площа-
док. Допустимый угол крена в данном случае должен быть менее
03ал или угла, при котором входит в воду кромка верхней па-
лубы. Однако для обеспечения эксплуатационной остойчивости
Таких судов необходимо, чтобы допустимый угол крена при стати-
7*
179
ческом действии ветра, преобладающего в бассейнах данного раз-
ряда, был меньше угла, при котором груз начинает перемещаться
по палубе. Расчетное значение этого угла следует выбирать из ус-
ловия обеспечения достаточно надежного крепления палубного
груза.
Необходимо также проверять эксплуатационную остойчивость
мелкосидящих буксирных судов, имеющих двухвальную установку
с гребными винтами в тоннелях, для случая статического действия
ветра на судно при буксировке состава барж на тросе. При этом
следует учитывать дополнительный крен буксира, возникающий
в результате отклонения троса на 5—6° от диаметральной плоско-
сти судна. Допустимый угол крена нужно принимать таким, чтобы
он не оказывал неблагоприятного влияния на эффективность дей-
ствия гребных винтов в тоннелях.
Глава XII
УДИФФЕРЕНТОВКА ПРОЕКТИРУЕМОГО СУДНА
§ 48.	Способы удифферентовки судна,
применяемые при разработке эскизного
и технического проектов
Вопрос о дифференте при различном состоянии загрузки судна
имеет важное значение для его нормальной эксплуатации. Стрем-
ление полностью использовать гарантированные глубины судоход-
ного фарватера наилучшим образом удовлетворяется при посадке
судна на ровный киль без применения балласта. Однако в ряде
случаев, например, при плавании по недостаточно обследованному
фарватеру, необходимо иметь возможность удифферентовки судна
на нос во избежание посадки на мель.
Судно, спроектированное с посадкой на ровный киль, получает
ряд важных эксплуатационных преимуществ. Оно может пройти
в пункты погрузки, расположенные в верхних мелководных уча-
стках рек и с открытием навигации выйти с максимальной грузо-
вой осадкой, используя уровень высоких весенних вод. Оно может
также пройти в пункты зимнего отстоя и на судоремонтные базы,
расположенные на приточных реках, имеющих малые глубины,
и т. д.
Вместе с тем, для отдельных типов судов, загруженных по рас-
четную ватерлинию, задается проектный дифферент на корму. На.-
пример, для малотоннажных судов, плавающих на взволнованной
акватории, это делается с целью обеспечить им лучшую всхожесть
на волну и уменьшить заливаемость носовой части, а для букси-
ров— улучшить поворотливость за счет смещения центра бокового
давления к точке закрепления буксирного троса. Наличие дифф6'
рента на корму у грузового порожнего судна позволяет погрузить
гребные винты на глубину, необходимую для их нормальной Ра'
180
боты (Такой дифферент может быть создан с помощью приема
необходимого количества водяного балласта.)
Из сказанного видно, что вопросы, связанные с удифферентов-
кой судна и расчетами его посадки, должны подвергаться в про-
цессе проектирования судна всестороннему анализу.
В стадии эскизного проектирования расчет дифферента произ-
водят для подтверждения требований технического задания. Диф-
ферент обычно определяют для порожнего судна и судна с полным
грузом; расчет промежуточных случаев нагрузки выполняют только
в тех случаях, когда они оговорены в задании.
Дифферентующий момент порожнего судна
^=Doldo,	(12.1)
где Do — водоизмещение порожнего судна; Ido — плечо дифферен-
гующего момента: ldo=(±xG)—(±хс). Отсюда
d
“О
(12.2)
Do
где Н —продольная метацентрическая высота:
+ йо);
7?^ = IyyIVo — продольный метацентрический радиус (берется по
кривым теоретического чертежа); A7?^=Sio/Vo— поправка на сво-
бодную поверхность жидкости; 27О— сумма моментов инерции сво-
бодных поверхностей жидкости относительно поперечных осей,
проходящих через их центры тяжести; Vo — объемное водоизмеще-
ние судна; а»— возвышение центра тяжести над центром величины.
Затем можно определить изменения осадки носа и кормы судна:
где хр—абсцисса центра тяжести действующей ватерлинии по-
рожнего судна от миделя (плюс — в нос, минус — в корму).
Дифферент судна с полным грузом также определяют по фор-
мулам (12.1) — (12.3), подставив вместо характеристик порожнего
судна соответственные величины для судна с полным грузом.
В табл. 12.1 приведены численные значения абсциссы центра
тяжести грузовой ватерлинии для различных типов и классов су-
дов внутреннего плавания. Из таблицы видно, что центр тяжести
грузовой ватерлинии за редкими исключениями располагается
в корму от миделя.
Чтобы сократить объем вычислительных работ при определе-
нии абсциссы центра тяжести порожнего судна и судна с полным
грузом, целесообразно вес судна разбивать на минимальное число
статей, например, на девять: корпус; надстройки и рубки; главные
181
двигатели, трубопроводы, вспомогательные механизмы; площадки
и трапы машинного отделения; движители; валопровод; палубные
механизмы, якоря и цепи; прочие веса; запас водоизмещения.
Таблица 12.1
Значения абсцисс центра тяжести площади грузовой ватерлинии
Типы судов	XF Значения —100% для судов классов L		
	Л и Р	о	М (и прибрежного морского плавания)
Пассажирские	и грузопассажирские: с гребными вин-	—0,70—(—1,58)	—2,2—(3,42)	
тами с водометными	—0,29—(—2,40)	(как исключение до —1,29)		
движителями Грузовые	(как исключение до +0,13) —1,07—(-2,95)	—0,5—(—2,5)	—1,45—(—2,58)
Танкеры	—1,07—(—3,23)	(как исключение до +0,18) —0,41—(1,44)	(как исключение до —0,34) —0,12—(—1,60)
Толкачи	—2,8—(—0,5)	—0,3—(—0,9)	—
Учитывая требования санитарных норм относительно допусти-
мых уровней шума, в статье «Прочие веса» следует выделить вес
звукопоглощающих и звукоизолирующих конструкций. Необходи-
мость этого диктуется опытом переоборудования и проектирова-
ния судов. Основной вес этих противошумных конструкций падает
на машинное отделение, как правило, расположенное в корме, что
вызывает дополнительный дифферент на корму (особенно для ма-
лотоннажных судов). Для его устранения приходится прибегать
к балластировке, ведущей к нежелательному увеличению средней
осадки судов, плавающих по фарватеру с ограниченной-глубиной.
Вес комплекса противошумных конструкций на судах длиной до
30 м достигает 2,5—4,0 т, что можно видеть из табл. 12.2 [34].
При рассмотрении в первом приближении вопроса о расчете
дифферента порожнего судна отдельные статьи его веса можно
установить по прототипу или по осредненным показателям, группе
прототипов (предварительно исключив вес двигателя, который из-
вестен). Для этого отношение веса отдельных статей проектируе-
мого судна к суммарному весу (в процентах) полагают таким же,
как у прототипа. Если у прототипа отсутствуют данные в отноше-
нии разбивки весов по статьям, то вес и центр тяжести металличе-
ского корпуса проектируемого судна рекомендуется определять
исходя из размеров основных связей корпуса (взятых по Правилам
Речного Регистра РСФСР) и чертежей растяжки наружной об-
182
Вес противошумовых комплексов
Таблица 12.2
. Тип судна	Номер проекта	Главные размере- ния LBH, м	Осадка средняя Т , м	Главные двигатели		
				Е н	Количество	Мощность, л. с.
Буксир для Ладожских каналов	891Б	18,0Х4,26Х 2,0	1,35	6ЧНСП — 22	1	225
Буксир для малых рек с водометным движителем	861А	16,0X3,7Х 1,3	0,53	6ЧСП-—• 22 (ЗД6)	1	150
Буксир-толкач	418	18,ЗХ4,7Х 1,7	0,90	6ЧНСП — 22	1-	225
Буксир- плотовод	Р14	28,4X6,6X1,8	0,90	6ЧНСП — 22	2	2X225
Продолжение
1 Тип судна	Номер проекта	Составляющие веса комплексов				Водоизмещение порожнего судна (без противошумовых комплексов), т	Примечания
		Корпус (дополнительные переборки, утолщение пе- реборок и комингсов)	Неметаллические части корпуса и надстроек (утол- щение зашивки и настилов)	Изоляция, отделка, покры- тия (звукопоглощающие облицовки, вибропогло- щающие покрытия н др.)	Механизмы, трубопроводы (амортизирующие крепле- ния, глушители, компен- саторы и др.)		
Буксир для Ладожских каналов	891Б	0,35	—	3,15	0,40	48,9	Судно пере- оборудовалось
Буксир для малых рек с водометным движителем	861А	0,30	0,20	2,70	0,60	21,79	То же
Буксир-толкач	418	0,30	0,20	2,20	0,40	43,58	Противошу- мовой комп- лекс разра- батывался при проекти- ровании судна
Ьуксир- ПЛОТОВОД	Р14	0,85	—	1,10	0,35	103,27	То же
183
шивки, конструктивного миделя, конструктивной схемы набора
корпуса. Для предварительных расчетов они могут быть опреде-
лены по соответствующему весовому измерителю с учетом указа-
ний, приведенных в § 9.
Вес каждой надстройки будет PH = PiiVn, где рн — весовой из-
меритель; VH — объем надстройки. Значение рп берется по ста-
тистическим данным, a Va определяют по чертежу общего распо-
ложения.
Вес двигателей определяют по данным завода-изготовителя,
а вес Рмо трубопроводов, вспомогательных механизмов, площадок
и трапов машинного отделения — по весовому измерителю:
где рмо берется по статистическим данным, а Ьяо и Вм0 — по чер-
тежу общего расположения проектируемого судна.
Вес движителя определяют по формулам, приведенным, напри-
мер, в [5]; вес валопроводов подсчитывают после определения их
диаметра по нормам Речного Регистра РСФСР и длины по чер-
тежу общего расположения, а вес палубных механизмов, якорей
и цепей — по соответствующим стандартам (нормалям). Прочие
веса определяют по прототипу (их сумма составляет относительно
небольшой процент веса судна и ошибка получится незначитель-
ной). Запас водоизмещения рассчитывают в соответствии с указа-
ниями нормалей МРФ.
Положение центра тяжести корпуса определяется в соответст-
вии с данными, приведенными в третьей части книги, а для сухо-
грузных судов — и с помощью табл. 12.3, Абсциссы центров тяжести
Таблица 12.3
Абсциссы центра тяжести корпуса сухогрузных судов
Класс судна	Грузоподъем- ность.	Расчет- ная дли- на L, м	Вес ме- талличе- ского корпуса.	XG' м	Примечания
м	2170 2170	105,0 105,0	627 602	—3,50 —3,60	С двойными бортами С ординарными бортами
О	2170 2170 1250 400—600	105,0 105,0 82,0 62,0	549 521 274,3 (254,8) 119,0 (107,7)	—3,90 —4,50 —5,77 (—3,92) —4,42 (—2,53)	С двойными бортами С ординарными бортами Цифры в скобках относятся к корпусу без надстройки
р	250—300 150—200	50,8 42,0	59,4 (54,9) 50,1 (46,1)	—3,17 (-1,97) —2,95 (-1,95)	
184
других статей нагрузки принимаются следующим образом: над-
строек и рубок — посередине их длины; главного двигателя — по-
середине фундаментной рамы; машинного отделения — посередине
его длины; движителя, валопровода, палубных механизмов, якорей
и цепей — по чертежу общего расположения; прочих весов — на
миделе; запаса водоизмещения — на миделе.
Положение центра тяжести судна с полным грузом определяют,
добавляя к весу порожнего судна Do соответствующие статьи дед-
вейта: топливо, смазочные материалы, вода (питательная, питье-
вая, санитарная), грузы, экипаж, пассажиры с багажом, провизия
и др. Например, при определении центра тяжести грузопассажир-
ского судна с полным грузом в начале рейса в расчет должны
быть включены все перечисленные статьи нагрузки, а в конце
рейса — только вес груза, экипажа, пассажиров с багажом (фека-
лий— в режимных районах). Центр тяжести отдельных статей дед-
вейта определяется по чертежу общего расположения судна. Рас-
чет выполняют в табличной форме, используя стандартные таблицы
(типа приведенных в [17]).
Иногда к точности расчета дифферента в стадии эскизного про-
ектирования предъявляются повышенные требования. Тогда его
расчет производят так же, как и при разработке технического про-
екта. Общая схема расчета не изменяется, но количество статей
нагрузки возрастает (см. § 43).
Положение центра тяжести тех статей дедвейта, которые раз-
мещаются непосредственно в корпусе (грузовые трюмы, отсеки
двойного дна, диптанки, фор- и ахтерпики), определяют с помощью
эпюры емкости и чертежа емкостей (см. рис. 9.5), а для прочих
статей дедвейта — по уточненным чертежам общего расположения.
Величины хс, Zc, х?, Rq>. г, 5гвл определяют по кривым элементов
плавучести и начальной остойчивости.
Для порожних грузовых судов необходимо производить расчет
удпфферентовки с учетом приема балласта. Количество и распо-
ложение балласта рассчитывают таким образом, чтобы довести
осадку кормой до ее расчетного значения для судна с полным гру-
зом, а если это не удается, то обеспечить минимально допустимое
Погружение движительного комплекса, обеспечивающее его нор-
мальную работу (Конкретные указания о расположении балласт-
ных отсеков даны в § 37.)
Если необходимо обеспечить в процессе разработки эскизного
проекта удифферентовку судна, то в первую очередь целесооб-
разно, не изменяя теоретического чертежа, ограничиться только
возможными (в пределах принятой архитектурной композиции) пе-
ремещениями центра тяжести. В качестве таких перемещений
Можно рекомендовать смещение надстроек (рубок) и машинного
отделения в нос или корму. При смещении машинного отделения
соответствующим образом изменяется вместимость носовых и кор-
мовых трюмов. Для порожнего судна перемещение машинного от-
деления всегда дает положительный эффект, поскольку вес, отне-
сенный к погонному метру длины машинного отделения, больше,
185
чем у корпуса. Для судна с полным грузом положительного эф-
фекта следует ожидать лишь при транспортировке грузов с отно-
сительно малым удельным погрузочным объемом, когда рмо>(рк +
+ ргр) на 1 пог. м. Если имеется некоторый запас вместимости гру-
зовых трюмов, то можно переместить часть груза из кормовых
трюмов в носовые и наоборот. Если, наконец, перечисленные меро-
приятия не дают желаемого результата, то следует переработать
теоретический чертеж, изменив строевую по шпангоутам таким
образом, чтобы плечо дифферентующего момента увеличилось
(или уменьшилось) за счет соответствующего изменения абсциссы
центра величины судна.
Рис. 12.1. Перестроение строевой по шпангоутам для заданного поло-
жения центра величины.	’
Предположим, что для обеспечения заданного дифферента не-
обходимо переместить центр величины из точки С в точку Сь Для
этого при заданном водоизмещении потребуется уменьшить часть
площади носовой ветви строевой и соответственно увеличить пло-
щадь кормовой ветви (рис. 12.1). Значения коэффициентов <рн и
Фк определяем с помощью уравнения (7.11) и устанавливаем объ-
емные водоизмещения носового и кормового заострений:
Ин = фн$£н и Ук = фк®£к.
С другой стороны,
откуда
£2н = (2фн-1)®; ]	,124)
Йк = (2фк-1)®. )
Зная Йн и QK и пользуясь методом равновеликих площадей,
вычерчиваем носовую и кормовую ветви строевой.
186
§ 49.	Приближенный расчет динамического
i	дифферента судов на мелководье
При проектировании судов, предназначенных для плавания
в условиях ограниченной глубины Н$, необходимо учитывать, что
характеристики посадки судна на ходу и в статическом положении
(на стоянке) могут существенно отличаться. Это особенно заметно,
если скорость хода приближается к ее критическому значению:
икр = акрУ^Нф,	(12.5)
где акр=0,804-1,15 и будет тем ниже, чем полнее обводы корпуса
судна и меньше глубина фарватера.	___
При докритических скоростях хода на мелководье
уменьшается гидродинамическое давление, действующее на днище
в средней части корпуса, понижается уровень воды у бортов и
увеличивается высота волн в носовой оконечности. Вследствие
этого увеличивается средняя осадка судна и возникает динамиче-
ский дифферент на корму, особенно при движении по течению.
Опыт эксплуатации судов в этих условиях свидетельствует о том,
что осадка кормой увеличивается на 5—15%, по сравнению со сред-
ней осадкой.
Изменение средней осадки Д7'к при докритических скоростях
движения судна и относительной глубине фарватера Яф/7'>1,6
можно определить в первом приближении по эмпирической фор-
муле П. Н. Шанчурова	___
ДТ,«,0,024(14,8-А)4|//'^ф,	_ (12.6)
где L/B = 5,04-9,0 (при— 1,6 следует принимать!/ — = 1,0 )
\ Т	г Вф /
Увеличение средней осадки и дифферент на корму при движе-
нии на мелководье вызывают уменьшение запаса воды под днищем
судна, что может привести к соприкосновению кормовой части кор-
пуса с ложем фарватера и даже к «присасыванию» днища судна
к грунту. Чтобы обеспечить безопасность эксплуатации судов при
заданной глубине фарватера, приходится ограничивать их скорость
Движения некоторым предельным значением иПр<Ркр. Так, при
малых значениях Яф/Т скорость оПр должна быть не более (80—
^5) % ^кр-
Для судов, у которых L/B = 5,04-7,0 и 5/7'=3,64-7,0, а энерго-
вооруженность не превышает Яе/Й = 4,2 л. с./т, предельную ско-
рость хода при Яф/Г^2,0 можно определить по приближенной
формуле, рекомендованной Е. И. Степанюком:
щр= 1,09/gE	1 ,	(12.7)
где п = 5,9-[5]. В этом случае может быть также исполь-
зована формула А. М. Полунина:
187
где рп принимается равным 7,85; 7,13 и 6,20 м/с при обеспечен-
ности глубины фарватера 75; 85 и 95% соответственно.
Глава XIII
НЕПОТОПЛЯЕМОСТЬ СУДОВ.
НАДВОДНЫЙ БОРТ
§ 50.	Особенности обеспечения
непотопляемости судов внутреннего плавания
Требования к непотопляемости судов внутреннего плавания [17]
существенно отличаются от соответствующих требований к непо-
топляемости морских судов. Лишь пассажирские суда классов М
и О должны удовлетворять требованиям к непотопляемости, предъ-
являемым к морским грузовым судам, т. е. оставаться на плаву
при затоплении одного любого отсека. Все прочие суда внутрен-
него плавания должны сохранять плавучесть только при затопле-
нии фор- и ахтерпика. Анализ статистических данных по аварий-
ности на внутренних водных путях показывает, что наиболее часто
повреждаются именно оконечности корпуса в результате уда-
ров судна о грунт, при посадке на мель или вследствие столкно-
вения с другими судами. Повреждения других отсеков обычно про-
исходят в условиях фарватера, ограниченного по глубине и ши-
рине. Поэтому после таких аварий судно должно оставаться на
плаву лишь до того момента, пока оно не приблизится к берегу,
не выйдет на мелководье или к нему не подойдут на помощь дру-
гие суда. Важное значение в этих условиях приобретают органи-
зационно-технические мероприятия, принятые командой аварий-
ного судна по его спасению (заделка пробоин, эффективное ис-
пользование водоотливных средств и т. п.).
Из сказанного следует, что нормативные требования к расста-
новке водонепроницаемых переборок на судах внутреннего плава-
ния могут быть менее жесткими, чем для морских судов.
Непотопляемость крупных грузовых судов новой постройки,
составляющих сейчас основное ядро флота на внутренних водных
путях, можно считать практически обеспеченной даже при затоп-
лении двух смежных днищевых или бортовых отсеков, так как эти
суда обычно имеют междудонное пространство с водонепроницае-
мыми флорами и отсеки в двойных бортах, разделенные попереч-
ными водонепроницаемыми переборками.
Опасность проникновения забортной воды в грузовые трюмы
в результате заливания открытых участков палубы при плавании
188
судов класса М на волнении практически исключается благодаря
установке водонепроницаемых люковых закрытий. Большие массы
воды не попадают в грузовые трюмы судов, имеющих обычно избы-
точный надводный борт по сравнению с требуемым Правилами
Речного Регистра РСФСР.
При расстановке водонепроницаемых переборок на грузовых
судах, выходящих в прибрежные морские районы, а также на пас-
сажирских судах классов М и О, необходимо учитывать приведен-
ные далее указания.
Расположение поперечных водонепроницаемых переборок, огра-
ничивающих грузовые трюмы, не должно противоречить требова-
ниям обеспечения эксплуатационных удобств (возможно меньше
стеснять грузовые операции). В особенности это относится к судам,
предназначенным для перевозки лесных или крупногабаритных
тарных и штучных грузов. На таких судах целесообразно макси-
мально раздвинуть поперечные переборки и тем самым создать оп-
тимальные условия для механизированных грузовых операций.
Требования к эксплуатационным удобствам должны быть обес-
печены и при расстановке поперечных водонепроницаемых перебо-
рок на судах, имеющих пассажирские помещения в корпусе, кото-
рые крайне нежелательно ограничивать водонепроницаемыми пе-
реборками. В этом случае вместо единого комплекса пассажирских
помещений получаются отдельные изолированные секции, стесняю-
щие перемещение пассажиров по судну и затрудняющие их обслу-
живание.
Однако при расстановке водонепроницаемых переборок на пас-
сажирских судах в той или иной мере приходится учитывать тре-
бования к их непотопляемости. Для судов классов М и О эти тре-
бования предусматриваются Правилами Речного Регистра РСФСР
и должны неукоснительно выполняться. Требования к непотоп-
ляемости судов класса Р следует удовлетворять хотя бы частично.
Для этого достаточно предусмотреть меры, препятствующие рас-
пространению забортной воды из затопленного отсека в смежные
помещения, или обеспечить плавучесть аварийного судна до его
подхода к берегу, выхода на мелководье, заделки пробоины или
оказания помощи другими судами.
Поскольку выполнение требований к непотопляемости часто
противоречит принципам обеспечения максимальных эксплуатаци-
онных удобств, при проектировании каждого судна приходится
прибегать к тем или иным компромиссным решениям с непремен-
ным учетом его назначения и района плавания.
Выполнение требований к непотопляемости неразрывно связано
с обеспечением остойчивости судна. Однако затопление того или
иного отсека на судах внутреннего плавания, имеющих, как пра-
вило, большие значения отношения ширины к осадке (В/Т = 3,54-6,0,
а иногда В)Т=8-4-13) и обусловленную этим избыточную началь-
ную остойчивость, обычно не вызывает опасений. Главным обра-
зом это касается грузовых судов с двойным дном и двойными
бортами. Исключением являются лишь сравнительно небольшие
189
винтовые пассажирские суда класса Р, а также винтовые буксиры,
особенно рейдовые и портовые, у которых отношение В/Т близко
к его значению для морских судов. При проектировании таких су-
дов следует учитывать, что меры, направленные на обеспечение их
остойчивости при затоплении одного любого отсека, обычно прак-
тически неприемлемы. Так, увеличение остойчивости небольших
винтовых пассажирских судов в результате увеличения В/Т при-
водит к уменьшению L/В, а следовательно, и к снижению ходовых
качеств. При повышении остойчивости в результате снижения цен-
тра тяжести ухудшаются эксплуатационные удобства судна. На-
пример, на судах с одноярусными или полуутопленными надстрой-
ками приходится запрещать пассажирам выходить на открытые
площади палубы надстройки и устанавливать дополнительные
леера или фальшборт для ограничения свободы перемещения пас-
сажиров поперек судна.
У небольших винтовых буксиров величина L/В (а следова-
тельно, и длина корпуса) обычно принимается минимальной, что
обусловлено требованиями к их поворотливости. Поэтому увеличе-
ние В/Т при заданной осадке приводит к уменьшению длины таких
судов, вследствие чего приходится выносить часть жилых помеще-
ний из корпуса в надстройку на главной палубе, а это в свою оче-
редь вызывает нежелательное увеличение площади парусности и
необходимость смещения буксирного гака в корму судна. Тем са-
мым ухудшается одно из важнейших качеств буксирного судна —
маневренность.
Требования к непотопляемости тесно связаны с сохранением
общей и местной прочности корпуса судна. Так, поступление за-
бортной воды в отсек обычно увеличивает изгибающий момент и
уменьшает общую прочность корпуса. Выполнение требований
к непотопляемости судна связано и с необходимостью повышения
прочности водонепроницаемых переборок, ограничивающих затоп-
ленный отсек. Обеспечение же повышенной общей и местной проч-
ности корпуса не всегда целесообразно, так как это приводит
к увеличению его веса и ухудшению эксплуатационно-экономиче-
ских показателей.
Таким образом, условия плавания судов на внутренних водных
путях позволяют удовлетворять требованиям к непотопляемости
лишь в той мере, в которой это не вызовет ухудшения эксплуата-
ционных качеств данного судна. Например, для многих судов
внутреннего плавания можно ограничиться только обеспечением
непотопляемости при затоплении фор- и ахтерпика или частично
при затоплении любого другого отсека корпуса.
§ 51.	Проверка непотопляемости судна
Основная задача расчета непотопляемости — проверка возмож-
ности выполнения заданных требований к посадке и остойчивости
судна при затоплении одного или нескольких выбранных отсеков.
В большинстве случаев для проверки непотопляемости аварийного
190
судна достаточно с помощью методов приема груза или постоян-
ного водоизмещения [1] определить изменение его средней осадки
АТ, углы крена и дифферента (9, ф), а также изменение попереч-
ной и продольной метацентрических высот (АЛ0, АШ)-
При расчете непотопляемости судна по первому и второму ме-
тодам (I, II) водоизмещение поврежденного судна принимается
соответственно равным
j/; = j/+o;; vu = v+vn~v{ = v,	(i3.i)
где V — объемное водоизмещение неповрежденного судна; Vi —
объем воды, влившейся в отсек;	—объем корпуса судна,
компенсирующий потерянную часть водоизмещения (по II ме-
тоду). Поскольку исходные данные в обоих методах принимаются
одними и теми же, окончательные результаты расчета харак-
теристик аварийной посадки судна (АЛ 9, ф) в том и другом
случае также должны быть одинаковыми. Однако значения
метацентрических высот поврежденного судна и йоп или H'oi
и Шп) получаются различными, так как они являются характе-
ристиками начальной остойчивости только при определенном во-
доизмещении, которое по методу I будет D{ = yV{, а по методу
II—£>'п = vVIi — yV=D (где у — удельный вес воды). Соотноше-
ние между метацентрическими высотами, вычисленными по мето-
дам I и II, можно найти из условия равенства коэффициентов ос-
тойчивости, входящих в выражения для наклонений поврежденного
судна (Z)[7ioi = Duhon):
где р =yoi' = yon— вес воды, влившейся в отсек.
Все отсеки, которые могут оказаться заполненными водой, де-
лятся на две категории в зависимости от характера затопления и
его влияния на аварийную посадку и остойчивость судна. К первой
категории относятся отсеки, не сообщающиеся с забортной водой.
Этот случай соответствует либо искусственному затоплению отсека
(например, при приеме водяного балласта), либо затоплению че-
рез пробоину, затем заделанную (вода из отсека еще не откачана).
Во вторую категорию входят отсеки, сообщающиеся с забортной
водой через незаделанную пробоину. В свою очередь, отсеки любой
категории делятся на два типа: затопленные водой до палубы или
платформы и заполненные не доверху.
Самым опасным для судна является затопление отсека, сооб-
щающегося с забортной водой, поверхность которой не доходит
до палубы или платформы. В этом случае может изменяться как
объем влившейся воды, так и положение ее свободной поверхно-
сти, которая будет следовать в отсеке за уровнем забортной воды
при изменении посадки поврежденного судна. Расчет характери-
стик аварийной посадки и остойчивости судна при затоплении та-
кого отсека следует выполнять по методу постоянного водоизме-
191
щения, поскольку влившаяся вода в данном случае проявляет
себя в отсеке как забортная. Для расчета тех же характеристик
при затоплении отсеков, не сообщающихся с забортной водой, це-
лесообразно применять метод приема груза, так как в этом случае
на судно действительно принимается жидкий груз.
Объем влившейся воды Vi' = vii, входящий в выражение (13.1),
всегда меньше его теоретического значения v0', поскольку в любом
отсеке находятся различные судовые конструкции, а также обору-
дование или перевозимые грузы. Это приближенно учитывается
так называемым коэффициентом проницаемости (заполнения)
ц<1, который входит в соотношение
yi = ui'i = K-	<13-3)
Для жилых помещений (например, пассажирских) ц = 0,95; для
машинных отделений и грузовых трюмов (при наличии груза)
ц равно 0,80 и 0,60 соответственно. На коэффициент ц умножается
и площадь свободной поверхности воды в затопленном отсеке и мо-
менты инерции этой поверхности относительно ее продольной и
поперечной осей.
Проверку непотопляемости судна при выбранном расстоянии
между водонепроницаемыми переборками необходимо выполнять
для самых неблагоприятных условий аварийной посадки и остой-
чивости, зависящих от состояния нагрузки судна и расположения
затопленных отсеков. Обычно наиболее неблагоприятные условия
получаются для судна с полным грузом, когда оно имеет наи-
меньший надводный борт (в неповрежденном состоянии), а сле-
довательно, и минимальный запас плавучести. Как правило, в этом
случае меньше и поперечная метацентрическая высота судна.
Запас плавучести, которым обладало неповрежденное судно,
наиболее сильно уменьшается при затоплении отсеков, находя-
щихся в средней части корпуса, поскольку они обычно имеют наи-
больший объем. Если затопленные отсеки расположены достаточно
далеко от миделя, то при прочих равных условиях запас плаву-
чести зависит от седловатости палубы надводного борта (см. §52).
Самые неблагоприятные условия складываются при затоплении
отсеков, середина которых находится примерно на расстоянии
0,12—0,25 длины корпуса от его оконечностей.
На поперечную остойчивость поврежденного судна наиболее
неблагоприятно влияет несимметричное затопление относительно
широких отсеков, расположенных в средней части корпуса. При
таком затоплении создается значительная свободная поверхность
воды в отсеке, вследствие чего резко снижается поперечная мета-
центрическая высота и увеличивается крен поврежденного судна.
При проверке непотопляемости проектируемого судна обычно
определяются характеристики аварийной посадки и остойчивости
только для случаев затопления отсеков, сообщающихся с заборт-
ной водой и имеющих свободную поверхность воды. Расчет этих
характеристик по методу постоянного водоизмещения выполняется,
как правило, для судна, до аварии плававшего без крена и диф-
192
ферента. Если неповрежденное судно имеет достаточно малый на-
чальный дифферент, а иногда и крен, то определяется изменение
соответствующих углов Аф или Д9.
Обычно на судах (за исключением танкеров) устанавливают
только поперечные водонепроницаемые переборки, между кото-
рыми образуются отсеки, симметричные относительно диаметраль-
ной плоскости корпуса. При затоплении таких отсеков, сообщаю-
щихся с забортной водой и имеющих свободную поверхность, из-
меняются лишь средняя осадка и дифферент судна, а крен остается
неизменным (Л0 = О). Расчет характеристик аварийной посадки
в этом случае может быть выполнен по более точным методам [1],
не содержащим упрощающие допущения о форме корпуса повреж-
денного судна.
§ 52. Выбор высоты надводного борта
Высота минимального надводного борта стальных судов внут-
реннего плавания регламентируется соответствующими Правилами
Речного Регистра РСФСР [36]. Согласно Правилам, палубой над-
водного борта считается палуба основного корпуса судна, до кото-
рой доведены водонепроницаемые переборки. При определении
высоты надводного борта учитываются следующие факторы: тип
и класс судна, его расчетная длина, отступления от стандартной
седловатости палубы надводного борта, высота комингсов грузо-
вых и прочих люков, а также их расположение (степень защи-
щенности надстройками), водо- и брызгонепроницаемость люков,
надежность закрытия вентиляторов и устройств выходных отвер-
стий трубопроводов; водо- и брызгонепроницаемость наружных
дверей надстроек, рубок и тамбуров, а также горловин на палубе
(на танкерах); положение бортовых иллюминаторов относительно
палубы надводного борта и их закрытие.
Высота надводного борта определяется как требованиями
безопасности плавания данного судна, так и требованиями к его
эксплуатации в тех или иных условиях. В первом случае это свя-
зано прежде всего с обеспечением надлежащей прочности кор-
пуса, достаточного запаса плавучести и приемлемых характеристик
остойчивости судна. Такие требования учитываются в неявном
виде при выборе минимального надводного борта по Правилам
Речного Регистра РСФСР. Однако для некоторых судов эти тре-
бования могут оказаться менее жесткими, чем требования, связан-
ные с особенностями их эксплуатации, так как минимальный над-
водный борт, удовлетворяющий эксплуатационным требованиям,
Должен соответствовать расчетной грузоподъемности судна (рас-
четной осадке). В частности, необходимо, чтобы палуба надвод-
ного борта пассажирского судна на ходу или на стоянке не зали-
валась ветровыми волнами или волнами от проходящих мимо су-
дов. Это требование еще более ужесточается, когда иллюмина-
торы, расположенные ниже палубы надводного борта, не делаются
тлухими (такие иллюминаторы могут быть в пассажирских помеще-
193
ниях, находящихся в корпусе прогулочных и туристских судов
класса Л или Р).
При определении минимальной высоты надводного борта пас-
сажирских судов необходимо учитывать и требования к эксплуата-
ционной остойчивости (см. § 47). Так, угол крена судна при пере-
ходе пассажиров на один борт или от статического действия ветра
не должен превышать 7—8°, а нижняя кромка иллюминаторов не
должна касаться поверхности воды.
Заданием на модернизацию судов с избыточным надводным
бортом может быть предусмотрено повышение их грузоподъемности
за счет некоторого увеличения осадки по сравнению с принятой
ранее. Необходимо лишь учитывать, что осадка определяет и рас-
четные местные нагрузки, которые для судов внутреннего плава-
ния регламентируются Правилами Речного Регистра РСФСР [39].
В частности, такие нагрузки должны приниматься в расчетах проч-
ности конструкций носовой оконечности, наружной обшивки и на-
бора ахтерпика судов всех классов (а также форпика у судов
класса Л), днищевого и бортового перекрытий корпуса.
Глава XIV
УПРАВЛЯЕМОСТЬ СУДОВ И СОСТАВОВ
§ 53. Общие требования к управляемости
и рулевому устройству
К управляемости судов внутреннего плавания обычно предъяв-
ляются более жесткие требования, чем к управляемости морских
судов. Это вызвано специфическими трудностями судовождения на
внутренних водных путях [17], возникающими, например, при дви-
жении и расхождении судов или составов в условиях извилистого
фарватера, на мелководье и в каналах; при маневрировании в реч-
ных портах с ограниченными акваториями, при подходе к прича-
лам и отходе от них, во время шлюзования; в условиях совместного
действия бокового ветра и течения. Трудности становятся особенно
ощутимыми в связи с непрерывным увеличением скорости и гру-
зоподъемности судов и составов, а также с повышением плотности
их движения на внутренних водных путях.
Таким образом, для судов внутреннего плавания управляе-
мость является особо важным качеством, обеспечивающим не
только эффективность, но и безопасность их эксплуатации. По-
этому при проектировании судна обоснованная оценка характери-
стик управляемости, рациональный выбор элементов рулевого
устройства и обеспечение надежности его работы приобретают ис-
ключительно важное значение.
Известно, что улучшение поворотливости судна во многих слу-
чаях может повлечь за собой ухудшение его устойчивости на курсе
и наоборот. Поэтому обычно стремятся к такому сочетанию сте-
194
пени устойчивости на курсе и поворотливости, при котором наибо-
лее рационально удовлетворяются требования к управляемости
проектируемого судна в соответствии с его назначением, условиями
плавания и т. п. В частности, суда внутреннего плавания должны
обладать повышенной поворотливостью и удовлетворительной экс-
плуатационной устойчивостью на курсе при заданной расчетной
скорости переднего хода, должны управляться при малых скоро-
стях, движении по инерции, на заднем ходу, в ограниченных ак-
ваториях, при боковом ветре и течении.
Удовлетворению повышенных требований к управляемости дол-
жны быть подчинены расчеты ее характеристик в процессе проек-
тирования судна, а также выбор типа и основных элементов дви-
жительно-рулевого комплекса (ДРК) и рулевого устройства судна.
В практике проектирования судов внутреннего плавания обычно
используется указанная ниже последовательность решения задач,
связанных с обеспечением характеристик управляемости судна,
имеющего заданные элементы корпуса и тип ДРК.
1.	Выбор площади рулей на основании статистических данных
или материалов, относящихся к судну-прототипу, а также опреде-
ление размеров пера руля и ординат профиля его сечений. Если
применяются поворотные насадки, то их геометрические элементы
выбирают с учетом обеспечения требуемых пропульсивных качеств
судна и особенностей его управляемости с принятым типом ДРК.
Одновременно с этим определяют ординаты продольных сечений
насадки и ее стабилизатора.
2.	Определение крутящего момента на баллере руля или пово-
ротной насадки при заданной расчетной скорости переднего хода,
при наибольшей скорости переднего хода, возможной в условиях
эксплуатации судна (например, толкача без состава барж), а так-
же на заднем ходу (при установке балансирных рулей или пово-
ротных насадок).
3.	Определение мощности и выбор типа рулевой машины по
принятому расчетному значению крутящего момента на баллере.
4.	Выбор элементов ручного рулевого управления в соответст-
вии с Правилами Речного Регистра РСФСР.
5.	Расчет характеристик установившейся циркуляции с после-
дующим построением диаграммы управляемости судна. Если полу-
ченные характеристики поворотливости или степень неустойчивости
на прямом курсе оказываются не приемлемыми для данного судна,
следует откорректировать выбранные ранее элементы рулей или
поворотных насадок и рулевого устройства.
Выбранные в соответствии с приведенными рекомендациями
элементы рулевого устройства не могут полностью гарантировать
требуемые характеристики управляемости судна в различных ус-
ловиях- эксплуатации. В частности, следует проверить управляе-
мость судна при малых скоростях переднего хода, движении по
инерции, действии ветра заданной силы, а также при заднем ходе.
Для буксира с составом барж рекомендуется учитывать влияние
на управляемость отклонений троса от диаметральной плоскости
195
судна. Кроме того, следует, хотя бы качественно, оценить ожидае-
мые показатели эксплуатационной устойчивости проектируемого
судна на курсе, т. е. сопоставить коэффициент полноты погружен-
ной части диаметральной плоскости, размеры кормового подзора,
относительную площадь рулей данного судна с соответствующими
характеристиками судов-прототипов, обладающих приемлемыми
показателями эксплуатационной устойчивости.
§ 54.	Классификация средств
управления судами и составами
На судах внутреннего плавания применяются самые разнооб-
разные средства управления, которые принято относить либо
к главным, либо к вспомогательным [5]. Первые из них предназна-
чены в основном для обеспечения управляемости судна при до-
статочно высоких скоростях движения, вторые используются
только для улучшения управляемости при предельно малых ско-
ростях или без хода.
На винтовых пассажирских судах, которые обычно не обору-
дуются направляющими насадками, главными средствами управ-
ления являются балансирные рули обтекаемого типа — подвесные
или полуподвесные (рис. 14.1 а, б) —с симметричным аэродинами-
ческим профилем сечений. Такие же рули применяются на неко- 1
торых винтовых грузовых или буксирных судах, в том числе
с неподвижными направляющими насадками. Обычные, или неба- ,
лансирные, рули (рис. 14.1 в) устанавливаются на колесных пасса- |
жирских или буксирных судах, а также на буксирах-ледоколах.
Винтовые толкачи и большинство грузовых судов внутреннего
и смешанного плавания оборудуются поворотными насадками
(рис. 14.2), являющимися частью ДРК. Мелкосидящие речные
суда с осевыми водометами обычно имеют специальные реверсру-
левые устройства (РРУ) той или иной конструкции (рис. 14.3), ко- ;
торые также являются частью ДРК и включают балансирные рули
или коробчатые поворотные насадки переднего хода, каналы и
створки заднего хода, позволяющие изменять направление струи
водомета на противоположное.
Мощные толкачи, плавающие по рекам США, имеют много-
вальную установку и оборудуются рулями заднего хода (рис. 14.4),
называемыми фланкирующими. Их устанавливают впереди дви-
жителей, за которыми размещают основные рули переднего хода.
На некоторых толкачах отечественной постройки также были уста-
новлены фланкирующие рули. Как показал опыт эксплуатации, их
применение не всегда целесообразно, особенно если это делается
без достаточно обоснованного выбора их площади, взаимного рас-
положения всех частей ДРК и формы кормовых обводов судна.
Более эффективным способом обеспечения маневренных качеств
двухвинтовых судов и особенно мощных толкачей является раз-
дельное управление поворотными насадками (рис. 14.5), впервые
предложенное в СССР.
196
Рис. 14.2. Поворотная направляющая насадка.
Рис. 14.3. Реверсрулевые устройства водометных судов.
197
Рис. 14.5. Схема действия поворотных насадок с раздельным управлением.
Рис. 14.6. Подруливающие устройства (встроенного типа).
198
На крупных пассажирских и грузовых судах в качестве вспо-
могательных средств управления часто применяют подруливаю-
щие устройства (ПУ), которые обычно размещают в носовой око-
нечности корпуса. Устройство такого типа (рис. 14.6) представляет
собой реверсивный насос или движитель, расположенный в водо-
проточном канале, проходящем внутри корпуса судна от борта
к борту. Подруливающие устройства относятся к средствам ак-
тивного управления: они позволяют поворачивать судно и при от-
сутствии хода. К этой же категории относятся поворотные насадки
с раздельным управлением, крыльчатые движители, винтоповорот-
ные колонки (в том числе, активные рули). Однако все они отли-
чаются от ПУ тем, что создают полезную тягу, направление кото-
рой может изменяться в достаточно широких пределах.
§ 55.	Особенности управляемости судов
внутреннего плавания
Для оценки поворотливости судов обычно используются лишь
характеристики установившейся циркуляции при углах перекладки
рулей (или поворотных насадок) на заданный угол аР артах-
К числу характеристик установившейся циркуляции относятся сле-
дующие величины: ее радиус 7?ц или диаметр £>ц = 2/?ц; скорость
поступательного движения судна vn<v (где и — скорость на пря-
мом курсе перед входом в циркуляцию); угловая скорость враще-
ния Иц=Цц//?ц и угол дрейфа рц в центре тяжести судна. Наиболее
важным критерием поворотливости различных судов обычно счи-
тается наименьший относительный радиус (или диаметр) устано-
вившейся циркуляции
Яцтш = ^; 5цт!п = 2^цт1.п,	(14.1)
соответствующий наибольшему углу перекладки руля или пово-
ротной насадки apmax (как правило, до 30—40°). Вместо /?ц или
.Од можно также использовать наибольшую безразмерную угловую
скорость, представленную в виде
—	Ыцта-Д 1
®цтах=	7,	= ZZ
D
Ацтт
ИЛИ
—,	Ицтах^*
(О =--------------
цтах	и
Ицтахуц>
где Цд = Цц/ц — относительное снижение скорости движения судна
на установившейся циркуляции (по сравнению с v).
При движении многие суда с рулями или поворотными насад-
ками, закрепленными в нейтральном положении (ар = 0), не обла-
дают автоматической устойчивостью на прямом курсе и под воз-
действием тех или иных внешних возмущений входят в установив-
шуюся циркуляцию наибольшего радиуса (диаметра). Его относи-
тельное значение
ЯцО = Яцтах=~; ^ц0 = 27?цО	(14.2)
199
или соответствующая ему безразмерная угловая скорость
®ц0 ®цтш
С0вд£ [	—,	— —
----= =—; И „=(О „V
»Ц	’ЦО ЦО ц
характеризуют степень неустойчивости различных судов на пря-
мом курсе (при аР = 0). Однако большинство судов, автоматически
неустойчивых на курсе, все же способно двигаться приблизительно
по прямому курсу при маневрировании рулями или поворотными
насадками, т. е. приобретают эксплуатационную устойчивость, ха-
рактеристики которой зависят от внешних возмущений, вызываю-
Рпс. 14.7. Диаграммы управляемости судов.
щих отклонения судна от заданного курса (рыскание), а также от
реакции рулевого на эти отклонения, и могут быть получены лишь
на основании статистических данных. В качестве таких характе-
ристик обычно принимают следующие величины: частоту, или
число перекладок nt руля или поворотной насадки в единицу вре-
мени; угол их перекладки ДаР, необходимый для удержания судна
на заданном курсе; углы рыскания Дфк, возникающие в этих усло-
виях. Одним из безразмерных критериев эксплуатационной устой-
чивости может служить значение nt (в мин) за время, в течение
которого судно проходит путь, равный длине корпуса, т. е. вели-
чина [15]
Основные характеристики поворотливости судна и степень его
неустойчивости (или устойчивости) на курсе определяют по диа-
грамме управляемости (рис. 14.7), которую можно построить по
результатам расчетов или экспериментов (например, натурных ис-
200
пытаний). Для судна с заданными элементами такая диаграмма
обычно представляет собой график зависимости безразмерной уг-
ловой скорости (йц=1//?ц на установившейся циркуляции (с отно-
сительным радиусом Rn=RnlL) от угла перекладки руля или пово-
ротной насадки на один или на оба борта судна (соответственно
аР>0 и аР^0). Диаграмма управляемости судна, неустойчивого
на курсе, показана на рис. 14.7, а. У судна, устойчивого на курсе,
как видно из рис. 14.7, б, в основном изменяется лишь начальный
участок диаграммы. В обоих случаях на диаграмме часто приво-
дится зависимость Дц(ар), а иногда и зависимости пц(аР) и |Зц(аР).
Степень неустойчивости судна на курсе характеризуется на диа-
грамме управляемости значениями ицо и Дцо = 2/(йцо, соответствую-
щими нейтральному положению руля или поворотной насадки
(аР = 0). По диаграмме также можно определить их критический
угол перекладки ар0, называемый иначе углом обратной управляе-
мости судна. Значения аРо характеризуют зону углов перекладки
(от —аРо до +аРо), в которой действие руля или поворотной на-
садки малоэффективно (судно рыскает). Однако при перекладке
руля или насадки на угол ДаР>аРо такое судно будет обладать
эксплуатационной устойчивостью. У судна, устойчивого на курсе,
(йцо = аро = О (см. рис. 14.7, б). В данном случае Дцо = оо, т. е. судно
удерживается на прямом курсе без перекладки руля или поворот-
ной насадки (аР = 0).
Как известно, суда внутреннего плавания обычно имеют повы-
шенную поворотливость [5; 15]. В частности, если циркуляция вы-
полняется при скорости полного хода и углах аргаах^254-30°, то
угловая скорость вращения, определяющая быстроту реакции
судна на перекладку рулей или поворотных насадок, составляет
(Оцтах = 2,04-2,5 и даже 3,0—3,5 град/с (в то время как для обеспе-
чения удовлетворительных показателей поворотливости морских
судов считается достаточной скорость (оцгаах=0,7-4-1,0 град/с).
Наименьший относительный диаметр установившейся циркуляции
Оцmm судов внутреннего плавания изменяется в пределах от 2,0
до 3,0, а иногда уменьшается до 1,2—1,5 (особенно при установке
поворотных насадок) и лишь в редких случаях увеличивается до
3,5—4,0. Для сравнения можно отметить, что у морских транспорт-
ных судов значения £>Цппп составляют, как правило, 4,0—6,0 и лишь
у буксиров снижаются 1,5—2,5.
Обычно на установившейся циркуляции получается практически
постоянное соотношение R1X sin рц~0,45. Следовательно, углы дрей-
фа рц вблизи ЦТ судов внутреннего плавания при значениях /?qrain,
соответствующих величине артах, могут достигать 15—20° и выше
(до 35—40°). Еще больше будут местные углы дрейфа в кормовой
оконечности корпуса судна, где расположен ДРК. Значительные
углы дрейфа |3Ц (или малые относительные радиусы /?ч) резко сни-
жают скорость движения на установившейся циркуляции (пц =
= Оц/п = 0,604-0,35).
201
Суда внутреннего плавания, как правило, неустойчивы на пря-
мом курсе [5; 15]. Так, угловая скорость вращения <оцо с неоткло-
ненными рулями (ар = 0) может достигать (0,3—0,5) йцтах (верх-
ний предел значений ицо характерен для судов с поворотными
насадками). Напомним, что устойчивость морских судов на курсе
на тихой воде считается обеспеченной при (йцо^ 0,2 ицтах (со-
гласно рекомендации Р. Я- Першица и Е. Б. Юдина). Угол об-
ратной управляемости судов внутреннего плавания, как правило,
близок к его максимально допустимому значению (аРо = 2ч-3°).
Практика судовождения свидетельствует о том, что эксплуата-
ционная устойчивость судов на курсе может считаться удовлетво-
рительной, если при плавании в условиях слабого ветра и волне-
ния число перекладок рулей в минуту на угол Дар = 2ч-3° не пре-
вышает в среднем четырех-пяти. Угол рыскания судна Дфк при
этом также не должен быть больше 2—3°. Таким требованиям от-
вечает большинство судов внутреннего плавания за исключением
некоторых грузовых судов, имеющих значительный подрез кормо-
вой оконечности и оборудованных поворотными насадками, не-
удачно расположенными относительно корпуса.
§ 56.	Влияние условий эксплуатации
на управляемость судов и составов
Скорости судов внутреннего плавания на неограниченном фар-
ватере в тихую погоду обычно соответствуют условию Fr = n/]/grL^
0,254-0,30. В этом случае все параметры криволинейного движения
судна при заданном угле перекладки ар рулей или поворотных на-
садок практически не зависят от исходной скорости v (на прямом
курсе). Ее значения влияют лишь на время выполнения маневра.
Следовательно, основные характеристики поворотливости судна
можно оценить по диаграмме управляемости (см. рис. 14.7), по-
строенной для расчетной скорости судна. Однако эта диаграмма
не позволяет судить об особенностях управляемости того же судна
во всех возможных условиях его эксплуатации. Так, практика су-
довождения свидетельствует о резком ухудшении управляемости
судна, вплоть до полной ее потери, при малых скоростях и при
коде по инерции (с выключенными главными двигателями), т. е.
в наиболее опасных ситуациях — при расхождении судов, движу-
щихся по узкому фарватеру, при входе в шлюзы, швартовных опе-
рациях. Резкое ухудшение управляемости, а в ряде случаев и пол-
ная потеря устойчивости на курсе обычно наблюдаются при заднем
ходе судна. Относительный диаметр установившейся циркуляции
в этом случае получается приблизительно в два раза больше, чем
при переднем ходе. Кроме того, резко возрастает критический угол
перекладки рулей, а некоторые суда при заднем ходе обладают
обратной управляемостью. Как правило, суда, движущиеся задним
ходом, вообще не могут выйти из установившейся циркуляции
с помощью одних рулей.
202
Для многих судов внутреннего плавания важное значение имеет
учет влияния мелководья на управляемость. Степень этого влияния
характеризуется относительными значениями глубины фарватера
и скорости судна на мелководье, т. е. параметрами Н^Т и рг//ф =
= 1/—= Frl / ———(см. также § 31). Если выполняется условие
V V нф
рг//ф<0,5 (или Fr<0,2), то характеристики управляемости судна
зависят лишь от значений Нф/Т. В частности, этим объясняется
тот факт, что относительный диаметр установившейся циркуляции
Дц для различных судов возрастает с уменьшением Нф)Т почти
одинаково. Наряду с ухудшением поворотливости судов может
ухудшиться и степень их неустойчивости на курсе при движении
в условиях мелководья [15].
Управляемость судов может существенно ухудшиться на раз-
витом ветровом волнении, когда на судно периодически действуют
внешние случайные возмущения, увеличивающие амплитуду и ча-
стоту рыскания судна, особенно на попутном или близком к нему
по направлению волнении. Однако следует иметь в виду, что уп-
равляемость судов внутреннего плавания, как правило, прежде
всего должна быть обеспечена в сложных условиях эксплуатации
(шлюзы, каналы, акватории портов), где не наблюдается разви-
того волнения, поэтому в большинстве случаев можно ограни-
читься лишь оценкой управляемости судна при действии ветра
в условиях тихой воды [15]. Такая оценка должна производиться
для наиболее неблагоприятного курсового угла, при котором судно
способно выдерживать ветер наименьшей силы. Наибольший боко-
вой дрейф вызывает ветер, действующий на судно под кажущимся
углом фа = 504-130° (если полагать, что сра = О соответствует встреч-
ному ветру). Ветровой дрейф особенно велик у пассажирских су-
дов, имеющих развитые надстройки и ограниченную осадку, а так-
же у относительно тихоходных судов.
Все сказанное выше о влиянии условий эксплуатации на управ-
ляемость относится и к толкаемым составам, жестко счаленным
с толкачом. При оценке управляемости составов барж, буксируе-
мых на тросе, необходимо учитывать их повышенную рыскливость,
особенно при большой длине троса [5].
В последние годы особое внимание уделяется разработке нор-
мативных требований к так называемой эксплуатационной управ-
ляемости судов и составов. Основываясь на этих требованиях,
можно получить сравнительную оценку показателей поворотливо-
сти или устойчивости движения при выполнении наиболее харак-
терных маневров, осуществляемых судами и составами в процессе
эксплуатации в заданном районе плавания при тех или иных ме-
теорологических и путевых условиях. Каждому из таких маневров
Должны соответствовать определенные численные значения харак-
теристик поворотливости или устойчивости движения, совокуп-
ность которых и будет наиболее полно определять эксплуатацион-
ную управляемость судов и составов. В частности, для грузовых
203
судов нормируются показатели управляемости при выполнении
следующих маневров [15].
Маневром, характеризующим поворотливость судна, считается
установившаяся циркуляция при наибольших углах перекладки ру.
лей артах (или поворотных насадок). При этом относительный
диаметр циркуляции DA = D^/L не должен быть больше его наи-
меньшего (из двух допустимых) значения. Одно из них равно 2,0,
а второе определяется из условия, согласно которому судно про-
ходит все лимитирующие мелководные повороты реки в заданном
районе плавания при наличии некоторой средней скорости течения.
Устойчивость судна на прямом курсе оценивается в зависимости
от приемлемого на практике среднего числа перекладок рулей
(или поворотных насадок), необходимого для удержания судна на
заданном курсе за время, в течение которого оно проходит путь,
равный длине корпуса (см. также § 55). В качестве критерия, по-
зволяющего дать количественную оценку устойчивости судна на
прямом курсе, принимается наибольший относительный диаметр
установившейся циркуляции D,,(, при аР = 0, который не должен
превышать допустимого значения, равного 10,0.
Маневром, определяющим управляемость судна при движении
по инерции, считается выход из установившейся циркуляции при
выключенных главных двигателях, причем изменение направления
вращения судна на противоположное достигается в результате
перекладки рулей или поворотных насадок на наибольший угол.
Результаты исследований и расчетов показывают, что рассматри- 1
ваемый маневр является более сложным для судна, чем удержа-
ние на прямом курсе или поворот при движении по инерции,
и обеспечивает также безопасное расхождение с другими судами
в узких каналах.
Маневром, обеспечивающим управляемость при действии ветра,
считается удержание судна на прямом курсе при скорости полного
хода и наиболее неблагоприятном курсовом угле. Эти условия дол-
жны соблюдаться при скорости ветра, определяемой категорией во-
доема, и при перекладке рулей (или поворотных насадок) на угол
аР = 20°, гарантирующий некоторый запас для управления судном
при рыскании. Если принятые условия выполняются, то можно счи-
тать, что обеспечиваются и другие маневры судна при действии
ветра — поворот в заданном направлении или изменение направле-
ния поворота на противоположное.
Маневром, характеризующим управляемость судна на заднем
ходу, считается удержание судна на прямом курсе в этих условиях-
В данном случае судно, движущееся полным задним ходом, должно
удерживаться на заданном курсе только перекладкой рулей или по-
воротных насадок (без маневрирования главными двигателями)-
Считается, что выполнение этого требования также обеспечивает
поворот судна в заданном направлении при заднем ходе, безопас-
ную эксплуатацию судна в процессе реверса, отходе от причала, ।
выходе из замкнутой акватории и т. п.
204
§ 57. Сравнительная оценка типов ДРК
винтовых судов
На судах внутреннего плавания применяются различные типы
ДРК. Для некоторых из них в первом приближении можно считать,
что функции движителей и средств управления судном разделены
между основными частями комплекса. Однако фактически полного
разделения этих функций не существует даже в ДРК, состоящем
из гребных винтов и рулей того или иного типа. Так, руль, распо-
ложенный за винтом, влияет на пропульсивные качества судна
(см. § 32), и, наоборот, характеристики криволинейного движения
судна, а следовательно, и его маневренные качества в той или иной
мере зависят от поперечной силы, возникающей на винте при ра-
боте в косом потоке. Все это еще в большей степени относится
к основным частям комплекса винт — поворотная насадка, выпол-
няющим одновременно обе функции — движителя и средства управ-
ления судном.
Из сказанного следует, что при выборе типа ДРК необходимо
учитывать влияние его основных частей не только на пропульсив-
ные, но и на маневренные качества проектируемого судна. В свою
очередь, характер этого влияния может во многом зависеть от
режима работы ДРК- Выбор ДРК для судна с заданными элемен-
тами корпуса определяется и другими факторами — условиями
размещения комплекса, защищенностью от повреждений и т. п.
Выбор типа ДРК практически однозначно решается лишь для
мелкосидящих судов внутреннего плавания. Специфические особен-
ности осевых водометов в сочетании с реверсрулевыми устройст-
вами (РРУ) оказывают решающее влияние на выбор ДРК таких
судов (см. § 33).
Выбирая же средства управления винтовыми судами, часто при-
ходится сравнивать эффективность действия нескольких типов
ДРК при выполнении характерных маневров судна, определяющих
его поворотливость или устойчивость на курсе в различных усло-
виях эксплуатации. При таком сравнении типов ДРК .целесооб-
разно использовать приведенную ниже систему безразмерных ко-
эффициентов [5; 15].
Режим работы ДРК как средства обеспечения требуемых про-
пульсивных качеств судна характеризуется коэффициентом нагрузки
гребного винта или комплекса винт — насадка по упору — аР и
оук, определяемым по формулам (8.11), (8.12). Значения аР и арк
при расчетной скорости переднего хода на прямом курсе изме-
няются в сравнительно небольших пределах, но если судно дви-
жется с малой скоростью по прямому курсу или по криволинейной
траектории, значения аР и арк резко возрастают. Так, на устано-
вившейся циркуляции судна коэффициент нагрузки в десятки раз
больше, чем при расчетной скорости хода на прямом курсе [15].
Силы и моменты, возникающие на рулях или поворотных насад-
ках при заданных углах их перекладки ар^ар тах и углах дрейфа
₽ц относительно потока, набегающего со скоростью vif наиболее
205
надежно определяются по результатам продувок моделей ДРК в
аэродинамической трубе. Результаты модельных испытаний обычно
представляются в безразмерной форме, удобной для сравнительной
оценки эффективности действия различных типов ДРК, включаю-
щих рули или поворотные насадки с различными геометрическими
элементами. Так, для определения силы сопротивления Хр, попе-
речной силы Ур и момента Л1Р на баллере руля или поворотной
насадки целесообразно использовать соответствующие коэффи-
циенты	2Хр	2Ур	2.Ир ffv = —я—;	сгу ==—z—;	сгм =—я	>	(14.4) P^Fp	PVlFp	PViFpDB
где Vi=	--Vp ИЛИ Vi = Ve (см. § 33).
Рпс. 14.8. Влияние коэффициента нагрузки ДРК на гидродинамические
характеристики руля.
Достаточно полное представление об эффективности действия
рулей или поворотных насадок можно получить на основании ана-
лиза зависимостей ау (ар), построенных по экспериментальным
данным для всего возможного диапазона изменения значений |3ц
и цр или ЦрК (рис. 14.8).
Поворотливость судна характеризуется поперечной силой ДРК,
развиваемой при наибольшем угле перекладки рулей или поворот-
ных насадок в условиях значительного местного угла дрейфа
в корме судна. Поэтому для сравнительной оценки различных типов
ДРК используется зависимость + cry max от коэффициентов на-
грузки Цр или ЦрК при ар~354-45° и рц~ 304-50°. Способность
206
< судна к выходу из установившейся циркуляции (к сдерживанию)
S определяется поперечной силой, развиваемой ДРК в условиях зна-
| чительного местного угла дрейфа в корме при перекладке рулей
или поворотных насадок на наибольший угол в сторону борта, про-
'• тивоположного циркуляции. В данном случае используется зави-
У СИМОСТЬ (Ту max от Ор или Орк при рц~30н-50° и аР =—35° (или
—45°). Аналогичная зависимость может быть получена для заднего
хода судна (но при ар или ОрК<0).
Реакция судна на перекладку рулей или поворотных насадок
(в начальный момент времени) характеризуется производной попе-
<3ov
речной силы по углу аР, т. е.	= —- при |Зц=0. Устойчивость
дар
судна на прямом курсе определяется производной той же силы по
углу рц, т. е. а1’, =—- при аР = 0 (начальным демпфированием).
Одной из важных характеристик ДРК, определяющей управляе-
I мость судна при ходе по инерции, является поперечная сила, созда-
ваемая ДРК при неработающих гребных винтах (коэффициент
Оуип) •
На пропульсивные качества судна в той или иной степени
| влияет сила сопротивления, возникающая на рулях или поворотных
насадках и зависящая от режима работы ДРК (т. е. от значений
). <jp или Ор1() при движении на прямом курсе или при сравнительно
< малых отклонениях от него. Этим условиям движения судна соот-
1ветствуют углы ар и рц, изменяющиеся в пределах от 0 до ±5°.
f Результаты исследований показывают, что с увеличением коэффи-
циентов нагрузки значения ах = ох/аР или а х = о'х/о'?>к умень-
шаются.
Чтобы выбрать рулевую машину, необходимо знать максималь-
ный (расчетный) момент на баллере руля или поворотной насадки
при различных сочетаниях углов ар и рц на переднем, а иногда и
заднем ходе, т. е. при ар (или арк) >0 и ар (или арк)<0. В дан-
ном случае следует использовать зависимость |амтах| от коэффи-
циента нагрузки ДРК стр или арк при сдерживании судна (ар<6 и
к. ₽ц>0 или наоборот). Такой выбор значений |омтах| способствует
также обеспечению прочности и надежности работы элементов
ДРК.
Сопоставимые данные об эффективности действия различных ти-
пов ДРК как средства управления судном можно получить, если
в качестве исходного варианта принять «стандартный» руль, у ко-
.; торого хорда и размах равны диаметру винта, а площадь пера
SP = Z?B2, т. е. относительное удлинение А= 1,0 [15]. Такой руль, уста-
г новленный за винтом, находится в непосредственной близости от
него (или от выходного сечения неподвижной насадки).
Значения аутах и а“ для всех типов ДРК, за исключением руля,
• Расположенного вне пределов струи винта, возрастают с увеличе-
/ Нием коэффициента нагрузки ар или арк (рис. 14.9, а). При таком
207
расположении руля значения Оугаах и o“z будут меньше значений,
получаемых при установке руля за винтом, когда вызванные скоро-
сти в его струе благоприятно влияют на обтекание руля. Руль
в струе винта, работающего в неподвижной насадке, оказывается
все же менее эффективным, чем при расположении за открытым
винтом. Это обусловлено тем, что значения коэффициента нагрузки
Рис. 14.9. Эффективность действия раз-
личных типов ДРК.
7—руль вне пределов струи движителя; // —
руль за открытым вин«ом (//'— винт перед
рулем); /// — руль за винтом в насадке
(///' —вннт в насадке перед рулем); IV —
вннт — поворотная насадка; V — открытый
вннт — руль (1Г+Н); VI — винт в насадке —
руль (III'+III).
самого винта в насадке, а сле-
довательно, и вызванные ско-
рости в его струе несколько
ниже, чем у открытого винта
(при 0р=орк).
Демпфирующее действие
ДРК существенно зависит от
типа комплекса и взаимного
расположения руля и гребного
винта (рис. 14.9, б). Так, ве-
личина о"Р для руля будет
всегда в несколько раз боль-
ше, чем для открытого винта.
Если руль расположен вне
пределов струи винта, то зна-
чения не будут зависеть
от нагрузки ДРК- При разме-
щении руля в струе открытого
винта значения ffP. несколько
возрастают с увеличением ко-
эффициента Ор. Для комплекса
винт — насадка значения о у
получаются в несколько раз
выше, чем для установленного
за винтом руля, но снижаются
при увеличении коэффициента
Ори-
От типа ДРК зависят так-
же значения коэффициента по-
перечной силы Оуни судна,
движущегося по инерции. Так.
если местный угол дрейфа
в корме рц~30°, то при перекладке руля на угол ар =—30°, необ-
ходимый для сдерживания судна, aynH~l,5 (при SP = DB2). При
наличии неподвижной насадки, за которой располагается руль,
О'Уин ~ 0,7.
При сопоставлении эффективности действия рулей, входящих
в различные типы ДРК, следует иметь в виду, что площадь каждого
из рулей обычно принимается больше SP = DB2. Если это дости-
гается только удлинением пера руля (увеличением его хорды), то
значения о“ и цР возрастают приблизительно пропорционально
отношению S/DB2. Если увеличивается только высота пера (размах),
208
вследствие чего часть площади Sp располагается выше струи винта,
то при небольшом увеличении а“ значения резко возрастают.
Во всех случаях увеличение площади пера руля приводит к увели-
чению коэффициента нагрузки движителя примерно пропорцио-
нально отношению Зр/.ОВ2.
Поперечная сила (или значения оутах и о“ ) поворотных наса-
док намного больше, чем у всех перечисленных ранее типов ДРК,
поэтому суда, оборудованные такими насадками, обладают более
высокой поворотливостью и удовлетворительной управляемостью на
заднем ходу по сравнению с однотипными судами с рулями. Однако
с уменьшением коэффициента нагрузки комплекса и частоты вра-
щения гребного винта поперечная сила поворотной насадки резко
снижается, и при малых скоростях хода, а также при движе-
нии по инерции суда с поворотными насадками в некоторых случаях
могут оказаться неуправляемыми, особенно при ограниченной ши-
рине фарватера (в частности, оуин~1,1 вместо ауто~1,5 £Р/Дв2
для рулей). Поворотная насадка отличается от руля еще и тем,что
она в меньшей степени реагирует на угол дрейфа судна. Суда с по-
воротными насадками медленнее входят в циркуляцию, чем одно-
типные суда с рулями. Поворотные насадки обладают меньшим
демпфирующим действием по сравнению с рулями и в ряде случаев
не могут обеспечить удовлетворительную эксплуатационную устой-
чивость судна, особенно при большом подрезе кормового дейдвуда.
Отмеченные недостатки поворотных насадок в значительной
мере можно устранить с помощью мероприятий, указанных в § 59.
§ 58.	Выбор основных характеристик рулей
и поворотных насадок
Число рулей для судов внутреннего плавания, имеющих обычно
ограниченную осадку, либо равно числу гребных валов, либо пре-
вышает его. Так, на одновинтовых мелкосидящих судах вместо од-
ного руля малого удлинения иногда устанавливают три руля. Для
обеспечения удовлетворительной поворотливости судов, оборудо-
ванных неподвижными насадками, также приходится устанавли-
вать за каждой насадкой два руля.
Во всех случаях рекомендуется размещать рули в струе гребного
винта у относительно тихоходных судов, движительный комплекс
которых работает при сравнительно больших нагрузках. Благо-
приятное влияние струи винта на эффективность действия руля
практически компенсирует уменьшение скорости его обтекания
из-за попутного потока, возникающего за кормой судов с полными
обводами корпуса. Это проявляется тем заметнее, чем большая
часть площади пера руля попадает непосредственно в струю винта.
Выбор типа рулей определяется в основном эксплуатационными
требованиями. Так, крутящий момент на баллере подвесного или
полуподвесного балансирного руля при прочих равных условиях
Меньше, чем у обычного (небалансирного) руля. В результате
Уменьшается мощность рулевого привода, а следовательно, вес и
8 Заказ № 1837	209
габариты всего рулевого устройства. Рули с симметричным аэроди-
намическим профилем сечений сравнительно мало увеличивают бук.
сировочное сопротивление судна, а при установке за гребными виц.
тами повышают эффективность их действия.
Площадь рулей, необходимая для обеспечения приемлемой уп-
равляемости проектируемого судна, можно выбрать в первом при-
ближении по судну-прототипу, у которого благоприятно сочетаются
характеристики устойчивости на курсе и поворотливости. Принятая
таким образом суммарная площадь рулей SSP должна быть уточ-
нена в дальнейшем по результатам расчета управляемости судна и
материалам испытаний его модели [5; 15]. Если в начальной стадии
проектирования подобрать достаточно близкий прототип невоз-
можно, то используют статистические данные, которые позволяют
- 2SP
установить пределы изменения значений Sp = -^r'100%, приемле-
мые для судов того или иного типа (табл. 14.1). Как видно из
табл. 14.1, площадь рулей SSP судов внутреннего плавания значи-
тельно больше, чем у близких к ним по размерам морских судов
того же типа.
Таблица 14. 1
Относительная площадь судовых рулей
(по статистическим данным)
Суда внутреннего плавания	V %	Морские судиа	§Р’ %
Пассажирские	4,0—8,0	Пассажирские и грузо- вые с одним рулем	1,5—2,1
Грузовые (самоходные)	3,0—7,0	То же с двумя рулями	2,0—2,8
Баржи (буксируемые)	4,5—7,0	Каботажные Рыбопромысловые	2,3—3,3 2,5—4,5
Буксиры и толкачи	6,5—13,0	Паромы Буксиры	2,5—4,0 3,0—6,0
При выборе площади рулей даже в начальной стадии проекти-
рования следует учитывать, что на управляемость судна влияют эле-
менты его корпуса и ДРК- Результаты обработки статистических
данных показывают, что приемлемые характеристики управляемо-
сти судов внутреннего плавания можно обеспечить, если принимать
в первом приближении
Sp«	'5/р	± ASp,	(14.5)
V if> В
где /р — величина, учитывающая форму погруженной площади диа-
метральной плоскости судна, или ее коэффициент полноты хдп =
= Пдп/ЕЕ, [/р= 1,0 для судов с умеренным кормовым подзором
(идп «0,904-0,92), fp= 1,104-1,15 при развитом кормовом дейдвуде
210
/Хдп^0,95) и fp=0,854-0,90 при значительном подрезе кормовой
оконечности корпуса (хдп ^0,85)]; — — = 7,04-18,0, где ф = 6/а;
ДЗР — поправка, зависящая от типа судна и его ДРК. В среднем
можно считать, что ASp~0 для пассажирских судов, рули которых
обычно размещаются за винтами. При таком же расположении ру-
лей на грузовых судах следует принимать ASP~—1,5%. Если эти
суда имеют неподвижные насадки, то ASP~ +1,5%. Для буксирных
судов (например, буксиры-ледоколы), не оборудованных насад-
ками, ASp~+4,0%.
При выборе геометрических характеристик руля и его располо-
жения относительно корпуса используются теоретический чертеж
кормовой оконечности судна и результаты расчета конструктивных
элементов гребного винта. Высота пера руля Лр определяется усло-
виями его размещения в кормовом подзоре судна (см. рис. 14.1,а).
Нижняя кромка пера руля должна быть расположена на уровне,
исключающем повреждения пера при ударах кормовой оконечности
судна о грунт. Относительное удлинение пера руля 2v=/ip2/Sp
обычно изменяется в пределах от 0,8 до 2,5, и его следует прини-
мать с учетом влияния площади Sp на коэффициенты оуШах, о“
и о₽ (см. § 57). По известным значениям Sp и йр можно опреде-
лить среднюю хорду пера руля Z>p = Sp//zp, что позволит выбрать
контур пера руля с учетом его типа и формы кормового подзора
судна. В любом случае форма контура пера руля должна быть
близка к прямоугольной и трапециевидной (в целях обеспечения
технологичности конструкции).
Для балансирных рулей особое значение приобретает обоснован-
ный выбор коэффициента компенсации £P = SP7SP где Sp'-—пло-
щадь части пера руля, расположенной впереди оси баллера). С уве-
личением коэффициента kp при прочих неизменных геометрических
характеристиках пера руля возрастает угол перекладки, при дости-
жении которого изменяется знак крутящего момента на баллере.
Одновременно с этим уменьшается положительный момент при наи-
большем угле перекладки руля и увеличивается максимальный от-
рицательный момент. Обычно &р = 0,24-0,3 (в зависимости от удли-
нения, формы профиля пера и условий размещения руля в кормо-
вом подзоре судна).
Наибольшая толщина профиля сечения ер обычно находится на
расстоянии (0,25—0,30) Ьр от входящей кромки пера руля. Опти-
мальное значение ер = ер/Ьр изменяется в пределах от 0,15 до 0,18
(но не более 0,22).
До последнего времени в практике проектирования судов внут-
реннего плавания применялись устаревшие эмпирические формулы
Аля расчета поперечной силы и крутящего момента, возникающих
при перекладке руля. Подобные формулы, относящиеся к небалан-
сирным рулям с необтекаемой формой сечений и не учитывающие
в явном виде особенностей расположения и работы ДРК за кормой
8*	211
судна, нельзя рекомендовать сейчас даже в начальной стадии про-
ектирования. Наиболее достоверное представление о гидродинами-
ческих характеристиках рулей можно получить только на основании
экспериментальных данных [15; 16].
Для судов с балансирными рулями крутящий момент следует
определять как при переднем, так и при заднем ходе. Это требова-
ние распространяется и на все суда с многовальными установками
или с подруливающими устройствами, поскольку в обоих случаях
скорость заднего хода может быть сравнительно высокой. Одновин-
товые суда без подруливающего устройства, как правило, не управ-
ляются на заднем ходу, а их скорость мала. Поэтому в данном слу-
чае можно ограничиться определением крутящего момента на бал-
лере только для переднего хода.
Основные геометрические элементы поворотных насадок выби-
раются на основании результатов расчета движительного ком-
плекса с учетом требований к управляемости проектируемого судна.
В частности, для улучшения управляемости, особенно при заднем
ходе, длина насадок /н принимается обычно равной (0,6—0,8) DB.
Поворотные насадки судов с высокооборотными гребными винтами,
а также большинства толкачей имеют длину /н~ (0,8—0,9)Z?B и
даже /Н«9В.
Продольные сечения кольца поворотной насадки можно принять
в виде плоско-выпуклого аэродинамического профиля, применяе-
мого для неподвижных насадок. Используются также профили уп-
рощенного очертания (см. рис. 14.2), предложенные впервые
В. Н. Шушкиным. Диск гребного винта и ось баллера поворотной
насадки, как правило, располагают посередине ее длины. Это
позволяет уменьшить крутящий момент на баллере, улучшить уп-
равляемость судна на заднем ходу, а также исключить выход кон-
цов лопастей винта за пределы насадки при больших углах пере-
кладки.
При переднем ходе судна поворотная насадка представляет со-
бой перебалансированный руль (кольцевой формы), поскольку
точка приложения поперечной силы располагается в нос от оси
баллера. Чтобы уменьшить возникающий при этом отрицательный
момент на баллере, в кормовой части насадки обычно устанавли-
вают жестко связанный с ней хвостовик-стабилизатор. Он представ-
ляет собой вертикальное крыло, размах которого равен диаметру
выходного сечения насадки (см. рис. 14.2). Стабилизатор имеет
симметричный аэродинамический профиль сечений с относитель-
ной толщиной 0,10—0,16. Длина хорды профиля, обычно равная
(0,3—0,8) Дв, выбирается таким образом, чтобы было обеспечено
требуемое соотношение между значениями моментов на баллере
насадки при переднем и заднем ходе судна. Как правило, стаби-
лизатор должен входить внутрь насадки на расстояние 0,25 ее
длины.
Гидродинамические характеристики ДРК с поворотными насад-
ками достаточно надежно определяются только по эксперименталь-
ным данным. В частности, силы и моменты, возникающие при пере-
212
кладке поворотных насадок в условиях местного угла дрейфа на
переднем и заднем ходу судна, можно вычислить на основании ре-
зультатов модельных испытаний, выполненных В. И. Зайковым [15].
§ 59.	Меры улучшения управляемости
судов и составов
В процессе проектирования судна могут быть предусмотрены
различные меры улучшения его управляемости. К ним относится,
например, рациональный выбор формы кормовых обводов корпуса,
типа ДРК, размеров и взаимного расположения его основных
частей.
На поворотливость судна, а следовательно, и на устойчивость
его движения, наиболее существенно влияют отношения L/В, В/Т
и коэффициент полноты 6. Характеристики управляемости судна
особенно зависят от изменения формы погруженной части диамет-
ральной плоскости (т. е. от коэффициента хдп = Q^n/LT) в резуль-
тате увеличения или уменьшения площади кормового подзора. Так,
с увеличением его площади (уменьшением хдп) значительно улуч-
шается поворотливость судна, но ухудшается его устойчивость на
курсе. Форма погруженной части диаметральной плоскости может
измениться и вследствие дифферента судна на корму или на нос.
В первом случае происходит как бы уменьшение площади кормо-
вого подзора, что приводит к увеличению А?ц; во втором случае на-
блюдается обратная картина. Дифферент особенно заметно сказы-
вается на управляемости судов с большими значениями L/T.
Достаточно полное представление о влиянии углов перекладки
рулей или поворотных насадок на характеристики установившейся
циркуляции судна дает его диаграмма управляемости (см.
рис. 14.7).
Обычные меры повышения эффективности действия рулей во
многих случаях могут оказаться недостаточными для обеспечения
приемлемых характеристик управляемости судов внутреннего пла-
вания на заднем ходу и при действии ветра. Для улучшения управ-
ляемости на заднем ходу приходится применять более эффектив-
ные средства — поворотные насадки, дополнительные носовые рули
и т. п. Управляемость судов при действии ветра может оказаться
недостаточной, даже если максимально увеличить площадь рулей и
разместить ее большую часть в струе винта. В этом случае целесо-
образно, например, устанавливать концевые шайбы на верхней и
нижней кромках пера руля.
Не могут обеспечить удовлетворительную устойчивость судна на
курсе и поворотные насадки с хвостовиком-стабилизатором, если
судно имеет обычные обводы кормовой оконечности. Поэтому у та-
ких судов следует несколько увеличивать погруженную площадь
диаметральной плоскости в корме, т. е. делать более развитый кор-
мовой дейдвуд. На построенных судах с большим подрезом кормо-
вой оконечности увеличение площади ДП достигается установкой
213
подкильных стабилизаторов курса. Такие меры особенно целесооб-
разно применять на грузовых судах внутреннего и смешанного пла-
вания, выходящих в прибрежные морские районы с развитым вет-
ровым волнением. Чтобы обеспечить управляемость судов с пово-
ротными насадками при движении с малой частотой вращения греб-
ных винтов или при движении по инерции, на поворотных насадках
устанавливают достаточно развитые стабилизаторы с концевыми
шайбами, а на внешней поверхности насадок—радиальные ребра.
Поворотливость крупных грузовых судов, а также большегруз-
ных толкаемых составов значительной длины, сформированных из
барж без рулей, можно значительно улучшить, применив раздель-
ное управление насадками при работе гребных винтов враздрай.
Конструкция рулевого устройства в данном случае обеспечивает не
только раздельное, но и синхронное автоматическое управление по-
воротными насадками. Результаты натурных испытаний показы-
вают, что двухвинтовые толкачи с таким рулевым устройством
обладают при маневрировании существенными преимуществами по
сравнению с однотипными судами, оборудованными рулями или
обычными поворотными насадками, перекладываемыми только син-
хронно. В частности, при раздельном управлении насадками воз-
можны маневры (см. рис. 14.5), обычно осуществляемые только
при наличии крыльчатых движителей: перемещение судна лагом,
разворот с составом барж практически на месте и т. п.
Специальные мероприятия приходится применять и для умень-
шения рыскания состава барж при буксировке на тросе. Наиболее
часто используемая мера — установка подкильных стабилизаторов
курса, которые обычно размещают попарно в кормовом подрезе
корпуса баржи, по возможности ближе к ее бортам и корме [8].
Однако чтобы устранить рыскливость барж, особенно с санеобраз-
ными кормовыми обводами, общую площадь стабилизаторов при-
ходится делать достаточно большой, что приводит к ухудшению
поворотливости буксируемого состава и заметному возрастанию
сопротивления воды его движению (на 12—15% и более). Отмечен-
ные недостатки усугубляются при установке стабилизаторов на тол-
каемых баржах, не оборудованных рулями.
Наиболее эффективным средством уменьшения рыскания, осо-
бенно на ветровом волнении, являются авторулевые.
Маневренные качества судов в сложных условиях эксплуатации
существенно улучшаются при установке подруливающих устройств
(ПУ) того или иного типа [16]. Рабочие элементы таких устройств
(см. рис. 14.6, а, б) могут быть встроенными внутрь корпуса, вы-
движными или расположенными вне корпуса. Эффективность дей-
ствия любых ПУ, характеризуемая удельной полезной тягой (отне-
сенной к мощности, затраченной на их работу), обычно достаточно
высока, если скорость судна не превышает 4—6 км/ч. Удельная
тяга ПУ, работающего в швартовном режиме, равна в среднем 10—
11 кгс/л. с. При скорости 11 км/ч тяга встроенных ПУ (например,
с осевыми насосами) снижается на 65—70%. Менее резко умень-
шается тяга ПУ, у которых рабочие элементы выдвинуты за габа-
214
риты корпуса судна, например, тяга крыльчатых движителей, рас-
положенных в носовом подрезе корпуса.
Дальнейшее совершенствование средств управления судами
внутреннего и смешанного плавания направлено на повышение эф-
фективности действия рулей, поворотных насадок и т. п. Однако
решить такую задачу можно лишь при одновременном выполнении
требований к надежности отдельных узлов и конструкции рулевого
устройства в целом. До последнего времени этому вопросу уделя-
лось недостаточное внимание. В частности, из-за конструктивных
недостатков схемы подвески балансирных рулей, особенно при на-
личии насадок, часто возникают значительные удельные нагрузки
на подшипники баллера руля. В рулевых устройствах с поворот-
ными насадками возможны и другие повреждения: потеря хвосто-
вика-стабилизатора, износ материала внутренней поверхности
кольца насадки в месте расположения винта и т. д.
Необходимость учета требований к обеспечению надежности ру-
левых устройств становится особенно актуальной для грузовых су-
дов, выходящих в прибрежные морские районы. Частые удары волн
могут вызвать повреждения в системе подвески балансирных рулей
или поворотных насадок, а соленая вода привести к интенсивной
коррозии их наружной поверхности. Во избежание этого следует
осуществлять подвеску рулей или насадок с нижней опорой .(при
развитом кормовом дейдвуде), применять протекторную защиту их
поверхности и специальные меры, позволяющие предотвратить по-
падание воды в узлы трения рулевых устройств.
Глава XV
КАЧКА СУДОВ НА ВОЛНЕНИИ
§ 60.	Особенности качки судов
внутреннего плавания
Повышение эффективности эксплуатации всех судов, предназна-
ченных для плавания на волнении, возможно при условии улучше-
ния их мореходных качеств, которые в свою очередь во многом
определяются характеристиками качки; поэтому расчету важней-
ших характеристик качки следует уделять особое внимание как при
проектировании судов, так и при оценке мореходных качеств судов,
находящихся в эксплуатации.
Основные характеристики любого вида качки судна на регу-
лярном волнении определяются так же, как и для колебательного
процесса, вызванного действием возмущающих сил, изменяющихся
во времени по величине и по знаку. Так, мгновенные значения угла
крена судна при бортовой качке на волнении можно считать изме-
няющимися по гармоническому закону
0 = 6m sin (®0/ + ее),	(15.1)
215
где 9m, wg и ее—соответственно амплитуда, частота и сдвиг фазы
колебаний (бортовой качки) судна по отношению к набегающим
волнам; причем частота связана с периодом колебаний соотноше-
нием Te = 2n/(oe.
Угловые скорости и ускорения, возникающие при этом, опреде-
ляются по формулам
— = cos (<ае/+ б0);
at
d2Q	nn • / j ,	\
^ = -®2eem sin((0e/ + 6e),
(15.2)
из которых следует, что частота характеризует порывистость качки
с амплитудами 0т, а сое2—ее инерционное воздействие на судно.
Нежелательные последствия качки можно предотвратить или
хотя бы ослабить, если уменьшить амплитуды качки, одновременно
увеличив ее период. При практическом решении поставленной та-
ким образом задачи возникают значительные трудности, поскольку
суда внутреннего плавания имеют ограниченную осадку (при
В/Т=3,54-6,0), а следовательно, повышенную или даже избыточ-
ную начальную поперечную остойчивость (/zo = /zo/Z)'''3 =0,24-0,4),
т. е. для таких судов характерен сравнительно малый период бор-
товой качки (те=3,04-6,5 с).
Вероятность встречи судов с полностью развитым ветровым вол-
нением на крупных озерах, водохранилищах и при выходе в при-
брежные морские районы относительно невелика. Тем не менее и
на развивающемся волнении такие суда могут испытывать интен-
сивную бортовую качку, поскольку ее период оказывается доста-
точно близким к среднему периоду волн (тСр = 3,04-5,0 с). Резуль-
таты натурных испытаний и опыт эксплуатации свидетельствуют
о том, что амплитуды бортовой качки даже сравнительно крупных
судов в условиях штормового волнения достигают 20—30° [5].
Килевая и вертикальная качка судов внутреннего плавания в ус-
ловиях штормового волнения на озерах и водохранилищах обычно
незначительна. Это объясняется тем, что длина корпуса таких су-
дов, как правило, в несколько раз превышает среднюю длину вет-
ровых волн, характерных для рассматриваемых водоемов. Лишь
у судов смешанного плавания, находящихся в условиях штормового
волнения в прибрежных морских районах, килевая и вертикальная
качка становится ощутимой. Из результатов натурных испытаний
видно, что амплитуды килевой качки таких судов достигают 3,5—
4,5° [5].
§ 61. Характеристики ветрового волнения
на внутренних водных путях
Амплитуды качки судов на ветровом волнении существенно за-
висят от его интенсивности, характеризуемой баллами волнения по
единой шкале ГУГМС (1954 г.), устанавливающей связь между
балльностью волнения и возможными пределами изменения высоты
216
наиболее заметных (с обеспеченностью около 3%) волн йз«.о в лю-
бых водоемах. Однако такой способ оценки интенсивности волнения
наиболее приемлем для открытых морей, в которых высота и дру-
гие элементы волн зависят главным образом от скорости ветра
(или его силы в баллах шкалы Бофорта). На интенсивность же
волнения в озерах, водохранилищах и прочих водоемах с ограни-
ченными размерами существенно влияют и другие природные фак-
торы: глубина воды, конфигурация берегов, дальность разгона волн
и т. д. Этим, в частности, объясняется тот факт, что при почти оди-
наковых скоростях ветра высота волн й3% в таких водоемах может
изменяться в достаточно широких пределах.
Из результатов статистической обработки записей ветрового
волнения следует, что в Ладожском и Онежском озерах интенсив-
ность волнения обычно не превышает 5 баллов по шкале ГУГМС.
При наибольшей силе ветра (до 9 баллов по шкале Бофорта) вы-
сота волн /г3?г составляет 2,7—3,4 м. При силе ветра не более
6 баллов высота волн уменьшается до 1,5—2,2 м, т. е. приблизи-
тельно соответствует 4 баллам волнения. Почти такая же высота
волн /г3«6 характерна для Цимлянского, Рыбинского и Куйбышев-
ского водохранилищ, но при силе ветра около 9 баллов. При
силе ветра в 6 баллов высота волн уменьшается до 0,9—1,2 м.
Приведенные выше статистические данные удовлетворительно
согласуются с расчетными значениями высоты волн (й = 3,0; 2,0 и
1,2 м), принятыми в Правилах Речного Регистра РСФСР [38] для
судов, допускаемых к плаванию в бассейнах соответствующего раз-
ряда без ограничения по погоде или в бассейнах высшего разряда,
но при силе ветра до 6 баллов. Однако в этих Правилах обеспечен-
ность высоты волн принята равной около 1%, поэтому необходимо
учитывать соотношение /г3% ~0,87 h\% . Лишь для судов класса
М—СП, выходящих в прибрежные морские районы с ограничением
по погоде, расчетные значения высоты волн соответствуют обеспе-
ченности около 3% (принимается й3% =3,5 м).
Из анализа волнограмм для водоемов с ограниченными разме-
рами также следует, что средний период волн тср^ т3о%, несколько
меньше, чем в открытых морях [23]. Зависимость между величи-
нами Tso% (с) и й3% (м) для таких водоемов можно аппроксими-
ровать, например, выражением
Т_. :5г: 9,4 1/ —/г,
50%	|/ S 3
(15.3)
Величины hi% и tso% целесообразно использовать для аналити-
ческого представления нерегулярного ветрового волнения, которое
обычно принято рассматривать как стационарный случайный про-
цесс (с неизменными во времени статистическими характеристи-
ками). Особенности такого процесса определяются энергетическим
спектром нерегулярного волнения Sj(o), полученным для всего
возможного диапазона изменения частоты его гармонических со-
ставляющих ц = 2л/т. В водоемах с ограниченными размерами
217
спектр Sг (а) смещен по сравнению со спектром волн в открытых
морях в сторону более высоких частот [7, И]. Этим особенностям
волнения удовлетворяет, например, спектр вида

----5---1--------
as + t(T + ₽d2 ag + ((J —Р?)2
(15.4)
где Д»—дисперсия процесса, определяющая его суммарную энер-
гию (интенсивность нерегулярного волнения); и — эмпири-
Рис. 15.1. Энергетические спектры ветро-
вого волнения.
ческие коэффициенты, ха-
рактеризующие основные
параметры спектра волне-
ния при заданном значе-
нии Д£.
Обычно считается, что
закон распределения ампли-
туд волн r = hl2 близок к
нормальному. Это позволяет
связать дисперсию Дг =
= f 37 (ст)й?ст или стандарт
о
(среднее квадратичное от-
клонение)С^ = У'Дг- с «ви-
димой» высотой волн
соотношениями
• / 1	\ 2
Д^ 0,143	;
С,» 0,388 (-у /г'3^ .
(15.5)
приблизительно равна частоте волн
Величина ag характери-
зует степень нерегулярности
волнения (ширину его
спектра), а величина pg
От, соответствующей макси-
муму кривой З^(ст). При ветровом волнении в крупных водохра-
нилищах и озерах, а также в прибрежных морских районах, реко-
мендуется принимать ag/Pg «0,12 и pg =стт~ 1,07 стзо?» (где ctso% =
= 2л/т5о% —средняя частота волн). В качестве примера на
рис. 15.1 приведены кривые 5g(o)/flg, соответствующие условиям
плавания, принятым в Правилах Речного Регистра РСФСР для су-
дов различных классов в бассейнах того или иного разряда (без
ограничения по погоде и при силе ветра до 6 баллов).
§ 62. Особенности расчета бортовой качки судов
на нерегулярном волнении
За последние годы достигнуты значительные успехи в развитии
вероятностных методов расчета качки морских судов на нерегуляр-
ном ветровом волнении [11]. Применяя эти методы, можно суще-
218
ственно приблизить расчетную схему определения характеристик
качки к действительным условиям пребывания судна на ветровом
волнении. Нерегулярность ветрового волнения особенно влияет на
бортовую качку, причем наиболее опасным по вероятности опроки-
дывания является случай, когда судно расположено лагом к основ-
ному (генеральному) направлению распространения нерегулярных
волн и не имеет хода или движется с относительно малой ско-
ростью.
Такие же методы целесообразно использовать и для определения
амплитуд бортовой качки на нерегулярном волнении судов внутрен-
него и смешанного плавания, приняв во внимание особенности этих
судов и ветрового волнения в водоемах с ограниченными раз-
мерами.
Характер бортовой качки судов на волнении заданной интенсив-
ности во многом определяется периодом их собственных, или сво-
бодных, колебаний (на тихой воде). В частности, средний период
бортовой качки в условиях нерегулярного ветрового волнения полу-
чается практически таким же, как и период собственных колебаний
судна Те, который существенно зависит от формы обводов и состоя-
ния нагрузки судна, а в общем случае и от его углов крена. По-
этому значения т0 наиболее надежно можно определить по резуль-
татам раскачивания данного судна или его модели на тихой воде.
С меньшей точностью значения Те могут быть получены в процессе
наблюдений за бортовой качкой судна на нерегулярном волнении.
При отсутствии необходимых экспериментальных данных период
те приходится вычислять с помощью приближенных способов [5].
Так, если углы крена судна соответствуют допущениям, принятым
для метацентрической формулы поперечной остойчивости, то период
;т0 можно определить из выражения
2лг(
2?г
В
то
(15.6)
де /г0 — начальная метацентрическая высота (м) при заданном
юстоянии нагрузки судна; г,= ----относительный поперечный ра-
диус инерции массы судна с учетом присоединенной массы воды.
Значения для судов данного типа изменяются в сравнительно
узких пределах. Так, для пассажирских, грузовых и буксирных су-
;ов класса О или М можно принимать соответственно 0,41—0,43;
|,35—0,38; 0,32—0,36. Меньшие значения гг относятся к судам с пол-
ым грузом, большие — к порожним судам или судам с балластом.
1,ля судов смешанного плавания гг = 0,Э1-т-0,37 (нижний предел
обычно соответствует перевозке лесных палубных грузов, а верх-
ний— при ходе в балласте или перевозке железорудных концент-
ратов) .
Периоды т9 для судов внутреннего и смешанного плавания при
различных состояниях нагрузки (значениях D, zG, h0) можно также
определить по графику (рис. 15.2), полученному на основании ре-
зультатов обобщения расчетных и экспериментальных данных [5].
219
По этому графику в зависимости от значений ho=ho/D'3 и zG =
— Zg/B находится безразмерный период те> связанный с т0 соот-
ношением
re = i»|/	(15.7>
В расчетах вероятностных характеристик бортовой качки при-
нято считать, что судно представляет собой линейную динамиче-
скую систему, находящуюся под воздействием стационарного слу-
чайного процесса, заданного
Рис. 15.2. Относительный период борто-
вой качки судов.
энергетическим спектром нере-
гулярного волнения Sj(o). Ди-
намические свойства такой си-
стемы характеризуются переда-
точной функцией судна, модуль
которой |Фе(о)| входит в соот-
ношение [5;	11]	Se(o)==
= |Фе(о) |25До), характеризу-
ющее спектральную плотность
качки Ss(o). Величину |Ф0(о) |
определяют, решив линейное
дифференциальное уравнение
бортовой качки судна, располо-
женного лагом к нерегулярным
волнам и не имеющего хода.
Тогда
________Ь)охо_____/ о2 V е , ,
(“е~ °2)2 +(2й0а)2 ' Е
(15.8)
S0(o) =
где у.0—линейный коэффициент демпфирования; хе (о)—редук-
ционные коэффициенты, учитывающие влияние характеристик
судна (В, Т, а, %, h0 и т. д.) на гармоническую составляющую воз-
мущающего момента (с частотой а). Величина ц0 при данном зна-
чении сод зависит от типа обводов корпуса судна, что видно из при-
ближенной формулы ре^0,0275®|а (1 + — -у) ~g ’ а в °бщем
случае — и от углов крена [11]. Значения редукционных коэффици-
тов х0(о) следует принимать с учетом дифракции волнения около
корпуса [5]. Характер влияния так называемого частотного пара-
метра Bo2/2ng и отношения В/Т на величину хе (о) показан на
рис. 15.3.
Интенсивность процесса качки судна на нерегулярном волнении
определяется дисперсией Дв = (Se (о) do или стандартом С0 =
_____	о
=}ЛДв, позволяющими вычислить амплитуды качки любой обеспе-
ченности:
— ke ]/ Де,
(15.9)
220
где коэффициент ke принимается равным 3,70; 3,04; 2,79; 2,64 и 1,18
соответственно при обеспеченности 0,1 (максимальное значение
0m); 1; 2; 3 и 50% (приблизительно среднее значение 0ТО).
Практические схемы расчета качки судов на нерегулярном вол-
нении изложены в специальной литературе [11], а также в отрасле-
вом стандарте. Все эти схемы обычно основываются на предполо-
жении о двумерности волнения. Однако амплитуды бортовой качки,
соответствующие такому предположению, не более чем на 10—12%
превышают их значения на трехмерном волнении.
Для приближенной оценки амплитуд бортовой качки судов внут-
реннего и смешанного плавания на нерегулярном волнении можно
также использовать приве-
денный ниже способ. Он ос-
нован на обобщении резуль-
татов расчета вероятностных
характеристик качки типо-
вых судов и последующего
сопоставления расчетных
амплитуд качки 0ет с их
значениями, наблюдаемыми
в условиях эксплуатации и
натурных испытаний. Полу-
ченные таким образом ха-
рактеристики качки (напри-
мер, значения Де или Се)
при заданной интенсивности
нерегулярного волнения Рис )53 Редукциоиные коэффИЦйенгы
наиболее существенно зави- к амплитуде возмущающего момента при
сят от частоты собственных	бортовой качке судна.
колебаний судна ие = 2л/те
и ее соотношения с частотой волн <jm~l,07 050?» (см. § 61), т. е.
взаимного расположения максимумов кривых |Ф0 (о)| и S? (а), и
от величин В/Т и 6, определяющих особенности формы корпуса.
Влияние этих параметров на вероятностные характеристики бор-
товой качки судна можно учесть с помощью величины
m =	(15.10)
где тв/т и т6 зависят соответственно от значений -у- и 6
(рис. 15.4). Величиной т определяется относительный стандарт
бортовой качки (рис. 15.5)
g	(15.11)
сУдов различных классов (по Правилам Речного Регистра РСФСР),
не оборудованных скуловыми килями (влияние скуловых килей на
амплитуды качки рассмотрено в § 64.)
221
Из рис. 15.5 следует важный вывод о том, что с увеличением
частоты собственных колебаний судна со0 при прочих равных усло-
виях (заданных значениях В/Т, 6, или Из% , am) бортовая качка
Рис. 15.4. Влияние формы корпуса судна на
характеристики бортовой качки.
на нерегулярном волнении становится не только порывистой, но и
более интенсивной (Д0 или С0 возрастают). Это особенно заметно
в тех случаях, когда значения ш0 и от практически совпадают, т. е.
Рис. 15.5. Относительный стандарт бортовой кач-
ки судов.
возникает как бы «резонансный» режим качки судна в условиях не-
регулярного волнения.
Амплитуды бортовой качки судна определяют в такой последо-
вательности. В зависимости от выбранной высоты волн Лз% нахо-
дят значения Cs (или Д&) и Т5о% и вычисляют частоту от~ 1,07 <тео%
222
при 050% =2л/т5о% (см. § 61). Для судна jc заданными характери-
стиками (В/Т, 6, со0=2л/т0) определяют т и С0, а следовательно,
и С0 (или Д0). Затем по формуле (15.9) находят амплитуды качки
0т при выбранной их обеспеченности (например, 1 или 3%).
§ 63. Влияние качки на безопасность плавания
и эксплуатационные качества судов
Практика судоходства на внутренних водных путях свидетель-
ствует о том, что от непосредственного действия ветровых волн и
вызванной ими бортовой качки могут опрокинуться лишь сравни-
тельно мелкие суда. Опасность опрокидывания таких судов осо-
бенно велика, когда они расположены лагом к нерегулярным вол-
нам, одна из которых крупнее и круче соседних, а также при
внезапном сильном порыве ветра (шквале). Вероятность опрокиды-
вания достаточно крупных судов ничтожно мала, если их остойчи-
вость удовлетворяет основному критерию (критерию погоды), при-
нятому в Правилах Речного Регистра РСФСР для данного района
плавания. Однако под влиянием бортовой качки способность таких
судов воспринимать кренящие нагрузки от динамического давления
ветра существенно ухудшается.
Опасность опрокидывания становится вполне реальной даже для
крупных судов, перевозящих сыпучие грузы (зерно, руду, уголь)
и испытывающих при этом достаточно интенсивную порывистую
качку, особенно в сочетании с повышенной вибрацией корпуса.
В этих условиях сыпучие грузы начинают перемещаться при углах
крена, значительно меньших углов их естественного откоса (в сред-
нем от 15 до 30°). Поскольку перемещения сыпучего груза не успе-
вают следовать за наклонениями качающегося судна, постепенно
нарастает его крен на один борт (обычно подветренный). Боль-
шая угроза опрокидывания возникает при перевозке сыпучих гру-
зов повышенной влажности (например, железорудных концентра-
тов), так как их более влажные нижние слои способствуют пере-
мещению верхних. Остойчивость судов, особенно небольших, при
бортовой качке на волнении может ухудшиться и в результате того,
что вода, попавшая на открытые участки палубы, имеющие фальш-
борт, не успевает выливаться за борт.
Качка судна является одной из основных причин снижения его
скорости. Особенно неблагоприятно влияет на скорость килевая
качка, с возрастанием амплитуд которой увеличивается дополни-
тельное волновое сопротивление и снижается эффективность ра-
боты гребных винтов. При килевой качке иногда приходится пред-
намеренно снижать скорость судна, чтобы избежать интенсивного
заливания палубы, повреждений различных конструкций и
устройств, а также сильных ударов оголившейся оконечности кор-
пуса о волну (так называемого слемминга).
Наибольшее относительное снижение скорости Av/v обычно
наблюдается в условиях, при которых амплитуды килевой качки
максимальны. Такие условия возникают при движении судов либо
223
с курсовыми углами 180 + 30° (на встречном или близком по на-
правлению волнении), либо с углами, изменяющимися в пределах
от ±135 до ±120° (на косых курсах). Последний случай харак-
терен, например, для грузовых судов внутреннего и смешанного
плавания при пребывании на волнении в морских прибрежных
районах.
Ограниченная осадка и повышенная поперечная остойчивость
таких судов (7'^3,5 м; h0= ho/D'^ = 0,24-0,4) приводят к тому, что
при движении на косых курсах они испытывают одновременно ки-
левую и бортовую качки, периоды которых почти одинаковы.
Кроме того, наблюдаются интенсивные удары волн о корпус, ого-
ляются гребные винты, судно начинает рыскать на курсе. Все это
в сочетании с большой полнотой обводов корпуса и относительно
невысокой энерговооруженностью (d>0,70; NeKID — 0,264-0,38 л. с./т)
приводит к тому, что при высоте волн Лз« = 4,04-5,0 м скорость
уменьшается на 35—60% по сравнению с ее значением в тихую
погоду [6].
Амплитуды килевой качки относительно крупных судов при
пребывании на волнении в озерах и водохранилищах обычно не-
велики, поэтому скорость судов уменьшается лишь на 10—15%
[5]. Однако у сравнительно мелких судов снижение скорости на
волнении в тех же бассейнах может достигать 20—35% и более.
Уменьшение скорости судов на волнении непосредственно из-за
влияния бортовой качки значительно меньше, чем из-за килевой.
Можно считать, что увеличение амплитуд на 1° при интенсивной
бортовой качке приводит к снижению скорости в среднем на 1%.
Продолжительное воздействие качки на людей может вызвать
у них морскую болезнь. В особенности неприятное физиологиче-
ское влияние на людей оказывают вертикальные ускорения wz =
du,	/ dwz d2vz \ n
=-у, а также их изменение I—^ = -^-1. Признаки укачивания
могут появиться при ускорениях wz=0,014-0,02 м/с2, когда же они
достигают значений 0,1 g—1,0 м/с2, морская болезнь начинает ин-
тенсивно развиваться, особенно с уменьшением периода качки
судна.
Вертикальные ускорения в данной точке судна могут быть и
следствием его перемещений при бортовой или килевой качке.
Поэтому для обеспечения нормальных условий обитаемости на
пассажирских судах необходимо, чтобы амплитуды и периоды
обоих видов качки не превышали значений, вызывающих появле-
ние инерционных перегрузок wz = wz/g^Q,l в точках судна, наибо-
лее удаленных от оси его вращения. В частности, наибольшие зна-
чения wz для судна шириной В связаны с основными характерис-
тиками бортовой качки соотношением
~ J^ = _Lb(o20 .	(15.12)
2g dt2 2g 9 m	v
Чрезмерные инерционные перегрузки, возникающие при качке,
неблагоприятно сказываются и на прочности судовых конструк-
224
ций, нарушают нормальные условия и надежность работы судовых
механизмов, устройств, систем и приборов, затрудняют их обслу-
живание. Это особенно заметно при эксплуатации грузовых су-
дов на волнении в прибрежных морских районах. Значительные
инерционные нагрузки обусловлены в данном случае отмеченными
выше специфическими особенностями качки этих судов. Так, при
плавании на волнении интенсивностью 5—6 баллов получены сле-
дующие максимальные значения wz: от 2 до 3 в носовой оконеч-
ности корпуса при ударах волн, 0,5 в корме и 0,3 у бортов судна
[6]. Этим обусловлена необходимость нормирования вертикальных
ускорений, возникающих при качке судов смешанного плавания.
§ 64. Меры улучшения мореходных качеств судов
При проектировании судов внутреннего плавания, предназна-
ченных для эксплуатации в условиях штормового волнения, необ-
ходимо предусмотреть меры, повышающие их мореходные каче-
ства, в частности, обеспечить благоприятные характеристики качки,
особенно бортовой. Одним из наиболее эффективных средств обес-
печения таких характеристик является увеличение периода борто-
вой качки т0 в результате возможного для данного судна умень-
шения поперечной метацентрической высоты h0.
Для пассажирских судов с ограниченной осадкой можно не-
сколько уменьшить h0, выбрав более острые обводы подводной
части корпуса (т. е. уменьшив момент остойчивости формы) или
несколько повысив центр тяжести судна (например, в результате
уширения палубы и развития надстроек). Однако чрезмерное
уменьшение /г0 может привести к ухудшению показателей эксплуа-
тационной остойчивости пассажирских судов, поэтому в некоторых
случаях приходится прибегать к компромиссному решению задачи.
При выборе h0 следует также учитывать пределы изменения зна-
чений ho/B, приемлемые для различных пассажирских судов (см.
§45).
Необходимо предусматривать специальные конструктивные или
эксплуатационные мероприятия по уменьшению избыточной на-
чальной остойчивости грузовых судов, особенно смешанного пла-
вания, имеющих ограниченную осадку, полные обводы корпуса и
низко расположенный центр тяжести. Это достигается увеличе-
нием высоты двойного дна, устройством подпалубных цистерн
или бункеров, неравномерным распределением тяжелых грузов
(например, руды) между отдельными трюмами, устройством трю-
мов разной длины и т. п.
Амплитуды бортовой качки, особенно у сравнительно небольших
судов, можно уменьшить, увеличив демпфирующий момент путем
соответствующего выбора обводов судна: с развалом бортов
в средней части корпуса, острыми скулами, развитым кормовым
дейдвудом и т. п. Демпфирующий момент при качке судна возрас-
тает также при установке брускового киля.
225
Благоприятные характеристики килевой качки судна могут
быть обеспечены в результате рационального выбора обводов око-
нечностей корпуса, особенно носовой. Так, чтобы снизить ампли-
туды килевой качки и уменьшить заливаемость судна на встреч-
ном волнении, носовым шпангоутам целесообразно придавать
умеренную V-образную форму (типа «глубокая ложка») с достаточ-
ным развалом бортов, начинающимся несколько выше конструк-
тивной ватерлинии. Носовые ветви ватерлиний рекомендуется при-
нимать прямолинейными или слегка выпуклыми. Интенсивность
ударов носовой оконечности о поверхность волны снижается, если
форштевень сделать наклонным, с подрезом в прикильной части,
а шпангоутам придать заостренную форму. Чтобы смягчить удары
волн, кормовым шпангоутам (типа «ложка» или «сани») следует
придать достаточную килеватость.
В условиях ветрового волнения, когда период собственных ко-
лебаний судна не менее чем на 30% отличается от кажущегося
периода волн, интенсивность качки, особенно килевой, можно
уменьшить в результате благоприятного сочетания скорости судна
v и курсового угла срк [5]. При этом чем больше будет период соб-
ственных колебаний, тем больше появится возможностей обеспе-
чить благоприятный выбор значений v и <рк.
Перечисленные выше проектные и эксплуатационные мероприя-
тия не всегда могут обеспечить требуемые характеристики качки
судов. Тогда приходится применять специальные устройства — ста-
билизаторы, или успокоители качки. При этом эффективность дей-
ствия активных (управляемых) успокоителей качки можно регу-
лировать в соответствии с изменением характеристик волнения.
Установка успокоителей качки связана с затратой дополнитель-
ных средств, некоторым увеличением веса судна, а иногда и
с уменьшением полезного объема его помещений и необходимостью
применения специальных источников энергии. Тем не менее такие
устройства часто используют на различных судах для уменьшения
углов крена, угловых скоростей и ускорений при бортовой качке.
Наиболее простыми, но достаточно эффективными пассивными
(неуправляемыми) успокоителями бортовой качки являются ску-
ловые, или боковые, кили, выполненные в виде пластин. Их уста-
навливают вдоль каждого борта судна приблизительно по нормали
к скуловому поясу наружной обшивки таким образом, чтобы они
не выходили за габариты мидель-шпангоута. Если кили располо-
жены по линиям тока на поверхности корпуса, то скорость хода
судна на тихой воде снижается не более чем на 2—3%.
Обычно скуловые кили устанавливают на сравнительно не-
больших морских и озерных судах с острыми обводами (6^0,60).
Уменьшение амплитуд бортовой качки таких судов обусловлено
главным образом демпфирующим моментом, создаваемым гидро-
динамическими силами, которые возникают на самих килях. По-
этому их площадь <SI( (на оба борта) должна составлять не менее
2—4% произведения LB, что позволит уменьшить амплитуды качки
на 10—30% по сравнению с их значениями для однотипных су-
226
плитуд качки судна при установке ску-
ловых килей.
,дов без килей при той же интенсивности нерегулярного волнения.
Результаты экспериментов, выполненных японскими специалис-
тами, показывают что, чем острее будут обводы корпуса, тем
больше должна быть высота
скуловых килей, а следова-
тельно, меньше их протяжен-
ность при выбранной площа-
ди. Так, оптимальная длина
килей для упомянутых выше
судов (6^0,60) обычно равна
25—40% длины корпуса. Во
всех случаях кили желательно
смещать несколько ближе
к корме судна.
В последние годы скуловые
кили устанавливают и на срав-
нительно крупных грузовых су-
дах, имеющих полные обводы корпуса (6^0,70) и цилиндрическую
вставку, равную 25—55% длины судна. Значительный по величине
демпфирующий момент, создаваемый
корпусом таких судов, суще-
Вис. 15.7. к; расчету эффективности действия
скуловых килей.
ственно возрастает в резуль-
тате благоприятного пере-
распределения гидродинами-
ческих давлений при уста-
новке килей даже небольшой
площади (SK=SK/LB= 14-
4-1,5%). В данном случае
целесообразно длину килей
увеличивать до 50—60%
длины судна, а их высоту —
несколько уменьшить (при
= const). Эффективность
применения таких скуловых
килей (SK«1%) подтверж-
дается результатами натур-
ных испытаний, согласно
которым амплитуды борто-
вой качки грузовых судов
внутреннего и смешанного
плавания уменьшаются до
30% по сравнению с ампли-
тудами качки однотипных
судов без килей.
Для приближенной оцен-
ки влияния установки ску-
ловых килей на амплитуды
бортовой качки различных
судов в условиях нерегуляр-
ного волнения можно исполь-
227
зовать изложенный ниже способ (см. рис. 15.6, 15.7), основанный
на обобщении экспериментальных данных, полученных в СССР и
Японии и удовлетворительно согласующийся с материалами натур-
ных испытаний судов. Относительное возрастание демпфирующего
момента в результате установки скуловых килей с выбранной пло-
щадью характеризуется для данного судна величиной
q = (r1 + r1)rsa]/~В ,	(15.13)
где коэффициенты ri(SK), г2(б) и r^BfT) определяют по рис. 15.7,
а—в. В зависимости от полученного значения q можно определить
по рис. 15.6 ожидаемое относительное уменьшение амплитуд бор-
товой качки
л’
=	(15.14)
в результате установки скуловых килей, если известны амплитуды
0m при той или иной их обеспеченности для судна без килей в ус-
ловиях нерегулярного волнения заданной интенсивности (см. §62).
Часть третья_______________
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ОТДЕЛЬНЫХ ТИПОВ СУДОВ
ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ
Глава XVI
СУХОГРУЗНЫЕ СУДА
§ 65. Пути повышения провозной
способности судна
I
При разработке вариантов проекта грузовых судов не-
обходимо всесторонне проанализировать возможные пути повы-
I шения провозной способности. Эту задачу можно решить с по-
J мощью приводимого ниже аналитического метода, позволяющего
установить обобщающую эксплуатационную характеристику (гру-
зоподъемность Р, скорость v или норму погрузочно-разгрузочных,
работ А), при изменении которой обеспечивается наибольшее уве-
личение провозной способности. Таким образом, будет найдено
главное направление совершенствования исходного варианта
судна. Рекомендуемый метод целесообразно применять как при
проектировании новых судов, так и при модернизации старых.
Если предположить, что изменение любых технико-эксплуата-
ционных характеристик судна-прототипа приводит к увеличению
только одной из обобщающих характеристик, то соответствующее
относительное приращение провозной способности судна можно оп-
ределить с помощью выражений, полученных из уравнения (1.12)::
' при и Дv=A^=0
I  ty ~Ь /рг
6Q =---------;
1 I ty /рг
пРи Д/С=/=О и ДР=Ду = 0
4~ ^ог
6Q =-------------------
,	1__|_ /1  ty tor
дк \ /об
229-
при Дп^=О и A-P=A/C=O
6Q = -----706-—-.	(16.3)
— + 1-—
&V \ <об/
Предположим, что в данных равенствах приняты такие при-
ращения обобщающих характеристик, которые обеспечивают оди-
наковое изменение провозной способности. Тогда расчетные
формулы для определения эквивалентных приращений грузоподъ-
емности, скорости и нормы погрузочно-разгрузочных работ, обеспе-
чивающих одинаковый прирост провозной способности, можно за-
писать в виде
6Р = ----------;	(16.4)
/ |  ~Ь ^ог \	~Ь ^ог
\	to6 J	^об
to6	\	^об /
6К =-------------.	(16.6)
£г + ^ог	Л	6- + фг \
to6	\	to6 )
Полученные формулы и легли в основу способа предваритель-
ного определения наиболее эффективных путей повышения провоз-
ной способности исходного варианта судна.
Суть способа целесообразно пояснить на следующем примере.
Допустим, что при проектировании грузового теплохода грузо-
подъемностью 2000 т поставлена задача повысить провозную
способность исходного варианта судна на 10% • Судно предназна-
чается для перевозки грузов на расстояние 1000 км между прича-
лами, обеспечивающими интенсивность погрузочно-разгрузочных
работ 500 и 5000 т/сутки.
Используя равенства (16.4) — (16.6), получим частные прира-
щения грузоподъемности, скорости и нормы погрузочно-разгрузоч-
ных работ, обеспечивающих заданное 10%-ное увеличение провоз-
ной способности в обоих случаях.
к, т/сутк и	бЛ %	бс', %	6К, %	6Q, %
500	50.8	69,5	14,2	10
5000	13,1	16,2	73,4	10
Из сопоставления и анализа расчетных значений приращений
можно заключить, что основным направлением совершенствования
исходного варианта судна в первом случае является повышение
норм погрузочно-разгрузочных работ, т. е. в первую очередь вни-
мание должно быть сосредоточено на выборе архитектурно-кон-
структивного типа, анализе вариантов оснащения теплохода гру30'
230
выми средствами и т. п. Во втором случае главными путями совер-
шенствования, очевидно, следует считать улучшение пропульсивных
качеств, повышение энерговооруженности, совершенствование кон-
струкции, применение легких судостроительных материалов и дру-
гие мероприятия, которые позволят увеличить грузоподъемность
и скорость судна.
Решение поставленной задачи усложняется тем обстоятельст-
вом, что указанные основные обобщающие характеристики взаимо-
связаны, причем характер этих связей зависит от исходных эксплу-
атационных условий и меняется с их изменением. Поэтому анализ
результатов решения целесообразно производить с использованием
графических приемов, сущность которых поясняется ниже на при-
мере, относящемся к грузовому теплоходу грузоподъемностью
5000 т.
На рис. 16.1 по данным расчетов построены согласованные
между собой графики зависимостей 6Q = AQ/Q — f(К; АЛ); би =
= Av/v = f(K; АЛ'); 6Р = AP/P = f(/C; АЛ). При построении подоб-
ных графиков используют формулы (16.2), (16.4), (16.5). Судо-
суточные нормы погрузочно-разгрузочных работ и дальность пере-
возки грузов считают заданными и варьируют в практически воз-
можных пределах. Технико-эксплуатационные характеристики ис-
ходного варианта судна определяют по современным прототипам;
распределение бюджета времени по элементам оборота судна так-
же можно варьировать, так как принято рассматривать две основ-
ные расчетные схемы организации перевозок: стандартную, где
время оборота представляют как сумму /Об = ^хг+Л + ^пр, и прогрес-
сивно-статистическую, где t05 = tXr + txTi+tr + tor + tnv- Отношения
элементов оборота tXnlt*r и ^Ог/Л устанавливают с помощью сред-
нестатистических данных эксплуатации с учетом возможного совер-
шенствования схемы организации перевозок, а /Пр — исходя из
нормативных материалов и графиков движения флота в зависи-
мости от ходового времени.
Таблица 16.1
Исходные данные	К, т сут- ки	'г	'об	Л 'об	'об	О. о О' о s	'х 'об	1_2ь 'об	ба [фор- мула (16.5)]	&Р [фор- мула (16.4)1
Р = 5000 т; v = 18 км-ч;	2 000	5,0	7,93	0,63	0,37	0,117	0,307	0,693	0,518	0,395
= 1000 км; ц = 1,05 *	4 000	2,5	5,43	0,46	0,54	0,083	0,448	0,552	0,206	0,165
= 2,43 суток; 24а < _ 2Р	10000 'г= 				суток; К	К	6 000	1.67	4,60	0,364	0,636	0,065	0,528	0,472	0,13	0,106-
^пр — °>5 суток*; g 'об ~ 'х " 'г + 'пр! 1	6К = 0,2	10 000	1,0	3,93	0,255	0,745	0,045	0,62	0.38	0,074	0,061
* Принято по средним данным эксплуатации.
23 Е
Расчет искомых величин для построения графиков целесооб-
разно производить в табличной форме типа 16.1. Пример построе-
ния графиков по результатам расчета приведен на рис. 16.2. По
осям абсцисс откладываются значения К(1 + ЬК), а по осям ор-
динат— значения 6Q, do, 6Р. Например, для нанесения точки а
(рис. 16.2, а) по оси абсцисс откладывают значения 7<(1+67<) =
= 10 000(1+0,2) = 12 000 т/сутки, а по оси ординат — значения
6QX 100 = 0,045Х 100 = 4,5%. Искомая прямая, построенная между
Рис. 16.1. Графики эквивалентных приращений обобщающих характеристик гр}'
зового теплохода грузоподъемностью 5000 т.
232
точками ^=10 000 т/сутки, 6Q = 0 и /<( 1 + 6/С) = 12 000 т/сутки,
6Q = 4,5%, выражает зависимость приращений провозной способ-
ности от изменения нормы погрузочно-разгрузочных работ для ва-
рианта с табличными исходными данными. Аналогичным образом
Рис. 16.2. Пример построения и согласования графиков экви-
валентных приращений обобщающих характеристик.
Наносят точки и строят прямые на графиках рис. 16.2, бив.
Занесенные точки соединяют вспомогательными кривыми 1 =
551000 км. Чтобы построить интерполяционную прямую т, соот-
ветствующую исходной норме грузовых работ, равной, например,
233
/( = 8000 т/сутки, на графике (рис. 16.1, в) нужно отложить по
оси абсцисс значение /((I + 6/() =8000(1+0,2) =9600 т/сутки, вос-
становить из этой точки перпендикуляр до точки пересечения
с кривой /=1000 км и найденную точку соединить с точкой /(=
= 8000 т/сутки на оси абсцисс.
Аналогичным образом для исходной нормы К = 8000 т/сутки
можно найти направления прямых п, q на графиках рис. 16,2, с и б.
Применение изложенного метода для решения одного из прак-
тических вопросов проектирования можно показать на следую-
щих примерах.
Пример 1. Требуется найти приращение провозной способности при 50%-пом
увеличении мощности (путем наддува) энергетической установки грузового теп-
лохода грузоподъемностью 5000 т, предназначенного для перевозки грузов на
расстояние 1000 км между механизированными портами.
Определив приближенным расчетом, что увеличение мощности установки
на 50% обеспечивает приращение скорости 6у=15,8%, наносим это значение
на график рис. 16.1, б и 16.2, б (прямая /). Из точки А (/<=6000 т/сутки) про-
водим прямую в точку пересечения вертикали /< (1 + б/<) =7200 т/сутки с кри-
вой, соответствующей дальности перевозок 1000 км. Из точки В пересечения
этой прямой с прямой / восстанавливаем перпендикуляр до пересечения в точке D
с прямой, соответствующей /<(1 + 6/<) =7200 т/сутки на графике рис. 16.1. а.
Точка D указывает на искомое значение приращения провозной способности,
равное б<2 = 7,8% (При подсчете относительного приращения путем решения
уравнений провозной способности в абсолютных величинах мы получили бы
«<2 = 7,92%).
Пример 2. Если применить алюминиево-магниевые сплавы в качестве основ-
ного материала корпуса при условии, что груз будет перевозиться на расстоя-
ние 5С00 км между портами, обеспечивающими судо-суточную норму грузовых
работ /<=2000 т/сутки, то вес судна уменьшится на 375 т. Это позволит увели-
чить грузоподъемность на 7,5% (прямая // на графике рис. 16.1, в). Выполнив
аналогичные графические построения, по графику рис. 16.1, а, определяем прира-
щение провозной способности: б<? = 5,2%.
§ 66. Выбор архитектурно-конструктивного
типа судна
Среди задач, решаемых в процессе проектирования гру-
зового судна, одной из наиболее ва’жных является выбор его ар-
хитектурно-конструктивного типа. Здесь прежде всего необходимо
выделить из комплекса признаков, влияющих на выбор типа судна,
именно те, которые являются общими для судов различного на-
значения.
Приняв в качестве основных показателей интенсивность по-
грузочно-разгрузочных работ и провозную способность судна, це-
лесообразно оценить влияние на эти показатели таких признаков,
как расположение грузовых помещений, машинного отделения и
надстроек по длине судна; количество трюмов и распределение
полезных объемов между ними; расположение и размеры грузовых
люков, коэффициенты вертикальной проницаемости и размеры под-
палубных пространств; конструктивное оформление трюмов и его
приспособленность к производству грузовых работ; оснащенность
судна грузовыми устройствами.
234
Анализ современного опыта эксплуатации грузовых судов внут-
реннего плавания показывает, что расположение машинного от-
деления и надстроек в кормовой оконечности, а также максималь-
ная степень раскрытия грузовых трюмов являются наиболее вы-
годными. Если исходить из единых комплексных норм выработки
на механизированные погрузочно-разгрузочные работы, то можно
утверждать, что при использовании судов-площадок (вместо судов
открытого типа) для перевозки навалочных грузов интенсивность
грузовых работ при одинаковой грузоподъемности увеличивается
на 12—18%, а при перевозке кирпича, лесных материалов, кон-
тейнеров и автомашин — на 8—11%. При использовании грузовых
теплоходов открытого типа (вместо судов с обычными трюмами)
для перевозки зерна, соли и тарно-штучных грузов приращение
интенсивности грузовых работ составляет 9—13%. Важность
выбора рационального архитектурно-конструктивного типа судна
наглядно иллюстрируется таким примером: 10%-ное увеличение
норм грузовых работ за счет улучшения архитектурного типа теп-
лохода грузоподъемностью 2000 т (проект 576) при перевозках
на расстояние 1000 км и средней норме погрузочно-разгрузочных
работ 1000 т/сутки обеспечивает прирост провозной способности
судна на 6,7%. Такое же приращение провозной способности можно
получить, увеличив скорость на 18,5% или грузоподъемность на
15%, т. е. за счет неизмеримо больших затрат.
Число грузовых трюмов и распределение полезных объемов
между ними, непосредственно влияющие на время грузовых опе-
раций, зависит также от оснащенности портов механизированными
средствами и технологии погрузочно-разгрузочных работ. Известно,
что отсутствие на судне многочисленных переборок, разделяющих
грузовые помещения, положительно сказывается на производитель-
ности грузовых работ, выполняемых механизированными средст-
вами, и поэтому устройство больших грузовых трюмов является
оправданным. Если же грузовой цикл механизирован не полно-
стью, то при сокращении количества трюмов уменьшается возмож-
ность организации независимых грузовых линий, что приводит
к снижению производительности грузовых операций.
Распределению грузовместимости между трюмами и выбору
коэффициентов их вертикальной проницаемости необходимо уде-
лять особое внимание, так как при грузовой обработке многотрюм-
ного судна двумя и более кранами стояночное время в порту
в конечном итоге лимитируется сроками обработки трюмов с мак-
симальным объемом и минимальным коэффициентом вертикальной
Проницаемости. Так, при грузовой обработке двумя кранами сухо-
Фузных теплоходов типа Большая Волга и Шестая пятилетка
стояночное время лимитируют сроки обработки кормового (чет-
ВеРтого) трюма, у которого коэффициент вертикальной проницае-
мости (0,24 и 0,47) значительно ниже, чем у остальных трюмов
(0,38 и 0,66), протяженность кормового кармана (7,2 м) значи-
тельно больше, а грузовместимость почти на 100 м3 превышает
п^естимость любого другого трюма. Поэтому при любой схеме
235
расстановки кранов одинаковой производительности время раз-
грузки двумя кранами четвертого трюма будет на 19% больше,
чем любого из остальных трюмов, что увеличит стояночное время
судна на 9,5%• При перевозке 2000 т груза на расстояние 1000 км
и интенсивности грузовой обработки 2000 т/сутки такой дополни-
тельный простой судна эквивалентен потере провозной способно-
сти на 4,6%. Для возмещения такой потери потребовалось бы
увеличить проектную скорость на 8,5% или грузоподъемность на
7,5%- В данном случае оказывается целесообразным не загружать
четвертый трюм полностью. Эффективность этой меры подтверж-
дается практикой эксплуатации.
Особый подход необходим при выборе архитектурно-конструк-
тивного типа сухогрузных судов универсального
назначения.
Строительство таких судов вызвано необходимостью развития
и совершенствования перевозок генеральных (тарно-штучных) гру-
зов. Значительная себестоимость таких перевозок объясняется низ-
кими нормами погрузочно-разгрузочных работ, так как разнород-
ность и мелкопартионность тарно-штучных грузов препятствует
созданию универсальных перегрузочных механизмов высокой про-
изводительности, исключающих применение ручного труда.
Анализ большинства проектов сухогрузных судов универсаль-
ного назначения показывает, что проектные задания, как правило,
не лимитируют физико-технические и транспортные характеристики
генерального груза, которые должны быть положены в основу
при назначении размеров и конфигурации трюмов, а следова-
тельно, и выбора главных размерений, обводов и архитектурно-
конструктивного типа судна. В современных проектах универсаль-
ных сухогрузных морских судов удельная вместимость составляет
2,1—2,5 м3/т, в то время как у речных сухогрузных теплоходов
она равна 1,8—2,1 м3/т.
Условное значение удельного погрузочного объема генераль-
ного груза изменяется в широких пределах и часто не соответ-
ствует кубатурам конкретных грузов.
Удельная грузовместимость судов универсального назначения
должна быть не менее 2,3—2,4 м3/т, так как основной разновид-
ностью генерального груза следует считать тарно-штучные грузы
в контейнерах и на поддонах стандартных размеров (табл. 16.2)-
Между контейнерами и пакетами предусматриваются зазоры
в 80—100 мм. Эксплуатационный вес универсального контейнера
при расчетах можно принимать равным 2,4 т. При перевозке кон-
тейнеров обычно не удается добиться полного использования
проектной грузоподъемности универсальных судов, поэтому необ-
ходимо предъявлять особые требования к высоте и геометрическим
очертаниям трюмов проектируемых судов. В частности, при проек-
тировании крупнотоннажных судов должны учитываться табличны6
значения характеристик 20-футового контейнера 1С ИСО. В эко-
номических обоснованиях условная масса (вес) контейнера должна
приниматься не более 60% номинальной.
236

Таблица 16.2
Тип
контейнера
Г абаритиые
размеры, мм
Тип
контейнера
Универсальный
(ГОСТ 6575-57)
Малогабаритный
(ГОСТ 9106—59)
Овощной
(1555—173)
Пакет на под-
доне
2120
1325
1240
1200
(1320)
1325	2330	2,5
1050	2000	1,0
950
1600
(1760)
1060 0,65
ИСО
1А (40-футовый)
1В (30-футовый)
1С (20-футовый)
1D (10-футовый)
1Е
1
12 190
9 125
6 055
2 990
1 965
1 460
2 920
2 400
1 450
2435
2435
2435
2435
2435
2435
2300
2100
2300
2435
2435
2435
2435
2435
2435
2100
2100
2100
30,5
25,4
20,3
10,2
7,1
5,1
7,1
Эффективность различных технических решений, которые могут
привести к повышению провозной способности судна, рассмот-
рим на примере теплохода грузоподъемностью 300 т, используе-
мого на перевозках тарно-штучных грузов. По построенным на ос-
новании расчетов графикам (рис. 16.3) можно установить, что при-
ращение провозной способности судна в зависимости от дальности
перевозок (300—1000 км) составит: 1,2—6,0% при использовании
алюминиевых сплавов в качестве основного материала корпуса
(кривая 7); 6,0—15% при увеличении мощности энергетической
установки в три раза (кривая //); 19—8,0% при установке судо-
вого крана (кривая III); 32—5% при перевозке грузов на поддо-
нах без переоборудования судна (кривая /V); 14—(—22,4) % при
перевозке контейнеров без переоборудования судна (кривая V);
75—32% при перевозке контейнеров после подъема рулевой рубки
и подкрепления люкового закрытия (кривая W); 52—28% при
перевозке грузов на поддонах и увеличении вместимости трюмов
(кривая VII); 119—74% при перевозке грузов на поддонах и ис-
пользовании алюминиевых сплавов в качестве основного материала
корпуса, при повышении грузовместимости, увеличении мощности
и установке крана (кривая VIII).
Из приведенных данных следует, что наиболее эффек-
тивными мерами следует считать те, которые на-
правлены на интенсификацию грузовых работ и
увеличение грузовместимости судна. Такие неслож-
ные мероприятия, как подкрепление люковых крышек и подъем
рулевой рубки, в ряде случаев могут обеспечить резкое повы-
шение провозной способности при транспортировке контейнеров.
Наименьший эффект дает применение легких сплавов для кор-
пусов судов (позволяющее увеличить грузоподъемность) и увели-
чение мощности энергетической установки, т. е. увеличение ско-
рости судна. Однако при пакетном способе перевозок тарно-штуч-
ных грузов совокупность этих мероприятий при одновременном
увеличении вместимости судна позволяет максимально увеличить
®	237
провозную способность в силу взаимосвязи приращений обобщаю-
щих характеристик (скорости, грузоподъемности и нормы грузо-
вых работ). Если в этом случае увеличить вместимость грузовых
трюмов, то неизбежно возрастет высота борта. Изменение длины,
ширины и коэффициента общей полноты не может быть рекомен-
довано не только потому, что оно незначительно влияет на удель-
ную грузовместимость, но и потому, что оно мешает унификации
Рис. 16.3. Влияние модернизационных
мероприятий на провозную способ-
ность грузового теплохода грузо-
подъемностью 300 т.
размеров судна в плане (требу-
емой условиями шлюзования)
специализации судостроитель-
ных и судоремонтных предприя-
тий и т. п. Установлено, что
иногда при увеличении высоты
борта появляется обоснованная
возможность изменения архитек-
турно-конструктивного типа суд-
на, что дает возможность избе-
жать увеличения расхода метал-
ла на изготовление корпуса.
Возможность принятия обосно-
ванных решений при выборе ра-
ционального архитектурно-конст-
руктивного типа грузовых судов
универсального назначения мо-
жно проиллюстрировать на кон-
кретном примере.
Сопоставим грузовой тепло-
ход грузоподъемностью 600 т
(вариант II) с серийным судном
проекта № 765 (вариант /) (рис.
16.4; 16.5).
Чтобы обеспечить удельную
грузовместимость в 2,2 м3/т, вы-
соту борта теплохода увеличили
с 2,4 до 3,6 м, а высоту комингса
грузового люка уменьшили с 850
до 200 мм. Архитектурно-конст-
руктивный тип теплохода упрощен: отсутствуют полубак и
полуют, корпус выполнен гладкопалубным без седловатости. При
этом оказалось возможным оставить без изменения не только по-
перечный и продольный наборы корпуса, но и толщину обшивки
и палубного настила.
Сопоставив указанные варианты (в табл. 16.3 приведено ана-
логичное сравнение и для теплохода грузоподъемностью 300 т),
можно заключить, что изменение архитектурно-конструктивного
типа судна позволило обеспечить: полное использование проект-
ной грузоподъемности судна при перевозке хлебных грузов на
поддонах (использование грузоподъемности серийного теплохода
при таких перевозках составляет лишь 62%); возможность разме-
238


Рис. 16.4. Общий вид грузового теплохода: а — вариант /; б — вариант 11.
щения универсальных контейнеров в подпалубных пространствах
по борту и у концевых переборок грузовых трюмов, в связи
с чем использование грузоподъемности увеличилось на 28—30%;
более рациональное использование металла (несмотря на значи-
тельное увеличение вместимости вес металлического корпуса при
одинаковой прочности не увеличивается); упрощение архитектур-
ного типа, способствующее улучшению технологичности конструк-
ций корпуса и снижению строительной стоимости корпуса судна.

контейнер
йвОО
Н-700
Рис. 16.5. Мидель-шпангоут грузового теплохода: а — вариант /; б — ва-
риант 11.
Стремление обеспечить полную вертикальную проницаемость
грузовых трюмов судов универсального назначения ограничива-
ется необходимостью устройства палубного стрингера. Одним из
возможных путей разрешения этого противоречия на судах, ис-
пользуемых на свободных (незашлюзованных) реках, по-види-
мому, заключается в увеличении развала бортов судна, начиная
от скулы или грузовой ватерлинии.
Наиболее эффективным типом грузового устройства для судов
рассматриваемого назначения следует признать полноповоротные
грузовые краны. В свое время попытки оборудовать грузовые
теплоходы МРФ кранами не получили широкого распространения
только из-за недостаточной грузоподъемности и конструктивного
несовершенства последних. Положительный опыт оснащения гру-
зовых теплоходов современными кранами (в частности, судов про-
екта № 898) показал, что себестоимость перевозок грузов судами,
оборудованными кранами, на 8% ниже, чем при перевозках на
обычных судах этого типа (Кроме того, судовые краны можно
240
Таблица 16.3
Наименование характеристики	Варианты теплоходов грузоподъемностью				
	300 т			600 т	
	Проект № 898	Вариант I	Вариант II	Проект № 765 (вариант I)	Вариант II
Архитектурно-кон-	Откры-	Откры-	Откры-	Откры-	Откры-
структивный тип судна	тый с полую- том	тый без полуюта	тый без полуюта	ТЫЙ с полую- том и полу- баком	тый без полуюта и полу- бака
Высота борта на ми- деле, м	2,20	3,10	3,10	2,40	3,60
Высота комингса, м	0,60	0,15	0,15	0,85	0,15
Суммарная высота с учетом погиби бимсов, м	2,88	3,33	3,33	3,30	3,80
Расчетная	ширина судна, м	7,00	7,00	7,00	9,20	9,20
Ширина грузового люка, м	4,60	5,70	4,60	6,50	6,50
Полезная	вмести- мость, м3	516	661	630	950	1340
Количество груза при удельном объеме 2,2 м3/т, т	234	300	286	432	600
Вес металлического корпуса, т	57,4	56,85	58,3	106,7	105,5
использовать для передвижки люковых крышек, паузки судна
в аварийных ситуациях, его удифферентовки и т. п.). В табл. 16.4
приводятся основные характеристики судовых кранов, которые мо-
гут быть использованы при проектировании судов универсального
назначения. Как показывают расчеты, требуемая прочность кор-
пуса при установке кранов обеспечивается с помощью незначи-
Таблица 16.4
Основные характеристики судовых кранов
|	.	Тип крана	Грузоподъемность		Вылет стрелы, м	Вес, т		Мощность вспо- могательных двигателей, кВт
	судна	крана		крана	подкрепле- нии корпуса	
Передвижной полноповоротный	1000—1300	3	15	18,4	4,8	26
на колонне						
То же	600—700	3	15	17,2	3,3	26
» »	300—350	3	15	16,5	2,4	26
» »	150	1,5	15	11,4	2,1	18
Стационарный полноповорот-	60—100	1,5	8,5	5	1,2	10,5
ный						
9
Заказ № 1837
241
тельных по весу (4,8—1,2 т) подкреплений комингсов люка или
палубы. Основное назначение этих подкреплений — придать жест-
кость конструкции, воспринимающей местные нагрузки от веса и
усилий, возникающих при работе крана.
§ 67. Особенности выбора главных
размерений и элементов судна
Водоизмещение судна при заданной грузоподъемности
в первом приближении можно определять по формуле
(2.16). Однако построить необходимую для этого зависимость
между коэффициентом утилизации и грузоподъемностью судна1
затруднительно, так как указанные характеристики отечественных
судов сильно отличаются друг от друга. Так, отношение LBHfP
у судна грузоподъемностью 350 т в 1,58 раза больше, чем у судна
грузоподъемностью 300 т, в 1,57 раза меньше, чем у судна
грузоподъемностью 200 т и в 1,6 раза больше, чем у судна грузо-
подъемностью 600 т при едином архитектурно-конструктивном
типе. Поэтому для таких судов более целесообразно использовать
зависимости между абсолютными значениями водоизмещения и
грузоподъемности, построенные в виде интерполяционных кривых
по данным, относящимся к отечественным теплоходам (рис. 16.6).
Ориентировочный расчет мощности энергетической установки
при заданных скорости и грузоподъемности судна, выполняемый
на первоначальных стадиях проектирования, имеет целью выбор
главных двигателей, характеристики которых оговорены в дейст-
вующей и перспективной сетках. Сетка главных двигателей, при-
годных для грузовых теплоходов, включает следующие мощности:
225; 330; 2X225; 2x300; 2x450; 2x600; 2x800; 2Х 1200; 2Х 1600 л. с.,
т. е. точность приближенных расчетов мощности может не превы-
шать 10%. Таким требованиям удовлетворяет расчет с помощью
следующей методики. Статистический анализ показал, что для
современных грузовых теплоходов характерна стабильная зависи-
мость между грузоподъемностью и отношением Pv/N. Это позво-
ляет рекомендовать для первоначального определения мощности
грузового теплохода кривые, полученные в результате обработки
проектных и экспериментальных данных по судам с тихоходными
двигателями (рис. 16.7).
Расчетная длина грузового судна в первом приближении
может быть найдена с помощью статистических графиков, постро-
енных на основе систематизации проектных данных по судам
различных классов (рис. 16.8). На рис. 16.9 представлена зависи-
мость ширины грузовых судов от их длины, используемая при вы-
боре ширины судна. Если грузовое судно предназначено для ра-
боты на зашлюзованных участках, то его габаритные размеры
в плане должны быть кратными соответствующим размерам шлюза
1 Зависимость строится для судов данного класса и архитектурно-конструк-
тивного типа, имеющих близкие значения энерговооруженности и отношения
LBH/P.
242
в плане. При выборе размеров большегрузных судов это условие
становится основным. Характерный пример такого решения — теп-
лоход типа Волга-Дон (рис. 16.9, точка У). В отдельных случаях
выбор главных размерений L и В подчиняется требованиям уни-
1000	2000	3000	0000	5000 Р,т
Классы 0 и М
Рис. 16.6. Зависимость водоизмещения сухогрузных теплоходов от их
грузоподъемности.
1 — класс Р; II — класс О; III — класс М
фикации корпусных конструкций и оборудования, вытекающим из
стремления сохранить технологический процесс и оснастку, ис-
пользуемые при постройке судов аналогичного типа. Подобные
соображения, в частности, послужили основанием для выбора раз-
мерений теплоходов типа Волго-Балт (рис. 16.9, точка 2).
9*	243
На рис. 16.10 представлены статистическая зависимость между
габаритной и расчетной длиной судна
Lr6 = 1.04L—0,5
(16.7)
и график для определения длины трюма грузовых судов коробча-
того типа в функции от L.
Коэффициент полноты водоизмещения сухогруз-
ных теплоходов рекомендуется определять с помощью эмпириче-
ской зависимости
6 = k—0,149 -?=-
Vl
/ — суда с тихоходными ДВС; // — суда с быстроходными ДВС.
где v — скорость, км/ч; k — эмпирический коэффициент, среднее
значение которого может быть установлено в зависимости от отно-
сительной скорости с помощью рис. 16.11 или формулы
£ = 0,897 + 0,109—4=.	(16.9)
I L
Для судов, перевозящих массовые навалочные грузы, и судов
с водометными движителями и резко выраженным ограничением
по осадке
£ = 0,919 + 0,109-4=-;	(16.10)
V L
для судов класса М и смешанного плавания, предназначаемых для
перевозки тарно-штучных грузов,
k = 0,874 + 0,109-4=-.	(16.11)
V L
Коэффициент полноты мидель-шпангоута грузо-
вых судов внутреннего плавания изменяется весьма мало (0,992—
244
0,998) и может быть назначен по прототипу или с помощью эмпи-
рической зависимости
р = 0,988 4-0,086.
(16.12)
Рис. 16.8. Зависимость длины грузовых теплоходов от их водоизмещения.
/ — классы Р, Л; // — классы О, М.
Коэффициент полноты площади грузовой ва-
терлинии можно определять по формуле
а = а1623,	(16.13)
где по результатам обработки проектных материалов коэффициент
<21 равен 1,02 для винтовых судов и —0,975 для водометных.
245
Выбирая осадку грузового судна (если она не оговорена
в задании), необходимо учитывать грузонапряженность пути, про-
пускную способность шлюзов и изменчивость глубины судового
Рис. 16.10. Зависимость габаритной длины судна и протяженности гру-
зовых трюмов от расчетной длины сухогрузных теплоходов.
Рис. 16.11. К определению коэффициента k.
Штриховкой показана зона рекомендуемых значений коэффициента k; крестики со-
ответствуют значениям k для построенных судов.
ванных водных путях и на свободных реках со значительным ко-
лебанием уровня воды.
Расчетная осадка грузового судна, предназначенного для экс-
плуатации на зарегулированных водных путях, принимается мак-
симально допустимой по условиям прохождения лимитирующего
судопропускного сооружения. Чтобы избежать уменьшения про-
возной способности судна и пропускной способности пути, нельзя
назначать расчетную осадку исходя из условия безопасного про-
246
хождения участков с минимальной глубиной в меженный период
на реках со значительной изменчивостью уровня воды в течение
навигации. В этих случаях исходят из средней навигационной
осадки, которую определяют специальным технико-экономическим
расчетом. Все сказанное относится к судам, предназначенным для
использования на линиях со значительным грузооборотом, а также
для транзитных перевозок.
При разработке проектов судов для перевозки мелкопартион-
ных грузов (например, тарно-штучных), а также судов местного
назначения небольшой грузоподъемности, основным показателем
эффективности которых является скорость доставки грузов, расчет-
ную осадку и главные размерения выбирают на основании требо-
ваний ходкости.
Высота борта сухогрузного теплохода открытого типа
// = Нтр + /гмд + /1б>
где /1МД= 8004-900 мм — высота междудонного пространства или
высота рамного флора (назначаемая по прототипу) и елани;
йб — высота бимса у борта; //тр-—полезная высота трюма:
Нтр = Vc ;	(16.14)
^тр^тратр
Vc — грузовместимость, м3; LTp— полезная длина грузовых трюмов:
LTp = 0,792L — 7;	(16.15)
ВТр — полезная ширина грузовых трюмов в районе цилиндриче-
ской вставки на уровне грузовой ватерлинии, которая для судов
с двойными бортами равна
Втр = В-25мб;	(16.16)
&мб^1 м — ширина межбортового пространства (можно принимать
по прототипу) и для судов с одинарными бортами
Втр = В—25шп + &р;	(16.17)
&гап—высота бортового набора; Ьр— толщина рыбинсов; атр —
коэффициент полноты площади сечения трюмов на уровне грузо-
вой ватерлинии, определяемый по приближенной формуле
атр = 0,52 (а-)- 1);	(16.18)
/л, Ьл — длина и ширина люков; у судов коробчатого типа, пред-
назначенных для перевозки массовых грузов; /п = Ьтр и 5л = Втр
(обеспечение полного раскрытия трюмов); для судов с одинар-
ными бортами, не имеющими развала 5л=/=ВТр, так как необхо-
димо обеспечить безопасный проход команды по палубе вдоль
бортов при раскрытых люках. Для таких судов /л = £тр и Ьл —
~В— 2с (с= 1,04-1,2 м); hK — высота комингса над палубой, ко-
торая принимается в соответствии с требованиями Правил Речного
Регистра РСФСР в зависимости от длины судна и района пла-
вания.
247
§ 68. Анализ основных геометрических
характеристик корпуса, определяющих
навигационные качества судна
В настоящее время отчетливо наблюдается увеличение удель-
ного сопротивления воды движению судов внутреннего пла-
вания. Это объясняется, с одной стороны, увеличением скорости
судов и их энерговооруженности, а с другой — стремлением
упростить обводы и увеличить коэффициент общей полноты. Так,
удельное сопротивление воды при расчетной скорости грузового
теплохода типа Большая Волга в 2,4 раза, а энерговооруженность
в 2 раза больше, чем у судов типа Малая Данилиха, построенных
в 1930 г. Намеченное на период 1970—1980 гг. дальнейшее уве-
личение скорости судов неизбежно приведет к еще большему росту
удельного сопротивления.
Таблица 16.5
Номер кри- вой (рис. 16.12)	Номер проекта	L, м	В, м	г, м	в	Смочен- ная по- верх- ность Q, м2	V, м{
1	507	135	16,5	3,2	0,85	2760	6050
2	791	110,15	13	3,3	0,816	—	3855
3	Постройки ЧССР	100	12,2	2,8	0,818	1505	2800
4	781	92	13	3,3	0,78	—	3078
5	576	90	13	2,8	0,835	1440	2740
6	936	82,2	11	2,25	0,79	1060	1610
7	573	77,15	11	2,2	0,775	980	1447
8	559А	80,5	15	1,8	0,797	1280	1720
9	559	70	11,4	1,3	0,806	810	836
10	765	61,1	9,2	1,62	0,81	642	729
11	912 (винтовое)	61,5	9,0	1,2	0,808	600	536,5
12	912 (водомет- ное)	60,7	9,0	1,2	0,816		535,2
13	898	50,8	7,0	1,2	0,843	417	359,3
14	821	42	7,0	1,05	0,806	329	248,9
15	890	42	7,5	1,0	0,815		257,0
16	776	30,5	7,0	0,81	0,82	223	142,5
17	105	29,65	5,5	0,77	0,855	197	125,5
18	829	65,4	2X5,76	1,85	0,631	877,5	2X440
Анализ представленных на рис. 16.12 кривых удельного со-
противления грузовых судов, характеристики которых приведены
в табл. 16.5, позволяет установить следующее: водометные суда
небольшой грузоподъемности с резким ограничением по осадке
имеют наибольшее удельное сопротивление (кривые 15, 16, 17)',
группа судов обычного типа (кривые 2, 3, 4, 5) грузоподъемно-
стью 2000—2700 т отличается наименьшим удельным сопротив-
лением; двухкорпусный грузовой теплоход (проект 829) имеет
248
значительно меньшее удельное сопротивление (кривая 18), чем
суда близкой и даже значительно большей грузоподъемности;
удельное сопротивление грузового теплохода грузоподъемностью
5000 т (кривая 1) значительно выше удельного сопротивления су-
дов меньшей грузоподъемности (кривые 2, 3, 4, 5, 6).
В целом удельное сопротивление грузовых судов при одинако-
вых значениях Frn возрастает с уменьшением грузоподъемности.
Рис. 16.12. Кривые удельного сопротивления судов.
1—18 — построенные суда; 19 — проектный вариант грузового теплохода (L=135 м; В =
= 16,5 м; Л/ = 3.2 м;6 =0,802),
Как указывалось выше, из числа характеристик, выбираемых
в начальных стадиях разработки проекта, наиболее существенное
влияние на сопротивление воды оказывает коэффициент общей
полноты, относительная длина и соотношения главных размерений.
Строевые по шпангоутам характерных грузовых судов внут-
реннего плавания, перечисленных в табл. 16.6, представлены в без-
размерном виде на рис. 16.13. В табл. 16.7 и на рис. 16.14 и 16.15
приводятся значения относительных длин носового и кормового
заострений и цилиндрической вставки, положение центров вели-
чины и тяжести судна по длине и высоте и ряд других характе-
249
ристик сухогрузных теплоходов. Из анализа рис. 16.14 и 16.15
видно, что в отличие от морских судов длина носового заострения
большинства грузовых теплоходов внутреннего плавания больше,
чем кормового.
Таблица 16.6
Номер кривой (рис. 16.13)	Винтовые суда		
	Номер проекта	Осадка Т, м	Площадь миделя со, м2
1	898	1,2	8,25
2	765	1,8	16,46
3	821	1,05	7,29
4	559	1,3	14,75
5	912	1,2	10,76
6	573	2,2	24,1
7	829	1,85	2,88
8	Финской постройки	2,3	20
9	576	2,8	36,4
10	936	2,2	24,13
11	559А	1,6	23,96
12	414А	1,5	14,93
13	2036	1,6	20
19	507	3,2	52,8
	Водометные суда		
14	776	0,6	4,16
15	912	1,2	10,76
16	105	0,609	3,84
17	890	1,0	7,43
18	220	0,65	2,3
Рис. 16.13. Строевые по шпангоутам в безразмерном виде.
Штриховкой показана зона изменения строевых основной группы грузовых теплоходов
внутреннего плавания; пунктиром показаны строевые водометных судов.
'250

wo
251
Таблица 16.7
л	860 820 865 ,782 .840 ,840 ,797 .800 ,78 830		— oo © ©«e* © n © — © — © CM OO © OO GO co OO 00		CM co	O0 Г? £o ОС ОС S CO
	©’©©©coo©©©		© © ©© © о ©			©©©©©©C©O
9	856 860 ,816 ,864 ,780 ,837 ,837 794 797 775 ,826		,830 ! ,631 j ,810 .855 ,806 । .820 , .816		oo о ©	843 I ,765 ,78 .815 ; 806 : ,823 ,773 1 ,857 818 j
	©©©©©©©©©©©		© о © © © о ©		©	©©©©a©©©©
	inomomaoxoaoifiu*		•e ©•* ©см © см		CM	CM © © © CM © © CM ©
	©^•©•е‘**г«е‘^'**гсмсос^		©>©CMCMCM©CM		CM	CM © ©CM CM — CM — —
И Ч	— -e _ _	— © © ©©СОГОСОХХ©(м.еМГ0		Nine; © CO 00 © co oo —			,2 ,37 ,23 ,0 ,07 ,81 ,1 ,767 ,65 |
	CO CM © CM © CM CM CM — CM CM		— — — — — CM —		—	— — — — — ©•—co
7 001-3— d X	—2,11 —2,28 -1,45 —2,05 — 1,48 —0,51 —2,99 —1,33 —2,46 —0,234		—3,53 0,306 — 1,18 —2,38 — 1,07 0,213 , —1,05		—2,67	—2,56 —2,96 —1,77 — 1,38 —3.1 1,28 —0,472 1,197 — 1,56 |
	,104 ,49 ,76 ,35 617 ,311 538 4 .13 29		542 .47 ,08 59 ,715 04 ,296		CM	.276 ,85 ,289 ,381 0954 82 ,472 ,276 715 |
	°7°°i+		— ©CM© 1	1	1		©	© — ©©©CM©©© Illi	1
0°1-	—0,371 — 1,04 —0.77 —0,5 —0,62 0,311 0,228 -0,155 —0,4 —0,338 2,32		—0.542 1,47 1,08 1,59 0,715 2,04 —0,296		0,211	—0,276 -1,76 —0.289 —0,381 0.0954 0,131 0,472 2,03 —0,983 |
И	© ©QO (м.	co (м. T* OO — ©	© —	•’$”©©©		0,63 0,917 0,985 0,765 i 2,02 1 0,99 0,691			0,783 0,814 0,727 0,99 0,846 0.694 i 0,88 1 0,83 j 0,82
dou Qz	0,5 0,6 0,6 0,5 0,7 0,6 0,6 0,8 0,7 ; 0,9				©	
И/Ог	0,64 0,53 0,64 0,545 0,664 0,595 0,67 1,18 0,6-52 0,764		0,68 1,3 0,8 1,48 2,52 0,792 0,805		| 0,695	0,715 0,718 0,677 0,78 0,673 0,626 0,872 0,7 0,82
J- pz	i ,517 ,516 ,518 ,513 ,521 ,518 , .52 ,528 ,521 ,529 ,512		,527 .54 522 52 ,515 ,525 ,513		CM ©	,512 .525 ,536 .51 .514 .506 ,527 ,522 .523
	©©©©©©co©©©		© © © © CO ©		©	O©OOO©©©O
7/П7	,60 ,56 ,45 .5 ,34 ,477 ,477 ,435 ,4 ,4 ,5		JO ,55 ,625 ,506 .468 575			,6 ,3 .4 .5 .536 55 ,36 ,45 .99
	©C©©©©©©©©©		©©©©©©			©©©©©©©~©
	© © © © co	«e* go		© _ © — © © ©			1 © — oo © © ac © © ©	l
	81 61, 49, 50 31, 43 43 36, 32 30, 38,		©•*©©— © © © cm ©			! 30, ; 16. 20, 21, 22. 16. ; 14, 1 13, 8,
7/”'7	,15 ,2 ,25 ,25 .301 ,261 ,261 ,236 ,3 ,229 ,35		,45 ,223 ,175 ,263 .34 .175			.2 ,35 ,3 .25 .202 ,2 ,156 ,3 251
	©©©c©©©©©©©		© © © co ©			©o©©o©c©©
	© ©	© © CM © ©	© © © OO © ©		©'rd©© ©©			©	CM —- (^ © © © — © ©•©>
	© cm	© CM CM CM CM CM CM CM — CM — CM		©©—•©©©			© co © © CO © © X ©
7/Н7	,25 ,24 ,3 ,25 ,359 ,261 ,261 ,328 ,3 ,371 .15		,45 ,225 ,2 ,232 .194 .25			.2 35 3 25 .262 25 .484 ,25 .35
	©co©©©©©©©©		© co © © ©			©c©c©©©©©
к 'н7	33,75 26,4 33 25 33 23,5 22,5 27,5 24 28,65 ' 11,5		29,5 13,95 12,6 1 16,2 1 9,1 15,4			10,15 18,7 15,6 10,5 11,0 7.6 19,5 7,4 7,83 1
	©	© 22 os		©e ©© © ©			© cc©©©©©c?©-r
N 7	135 no 110 HO 92 90 90 83. 79, 77, 76,		© © CM CM ©	© CO © © © Г" ©			50, 53, 52, 42, 42. 30. 40, 1 29, 22,
1 *qiooHM3q.tfoiioeXdj	i 5300 3500 2700 2180 2000 2000 2000: 1300 1200 1000 1000		1000 600 600 600 , 550 420 350		©	300 200 200 150 150 100 100 60 1 ”
exMaodu dowopi	I	507 i	367 791 181 781 576 936 559A 573 Финской пост-	s 1	2036 829 765 414.4 559 450 912 (водо-	x X — 0> s	912 (винто-	вые) 898 284 262 890 821 776 228 ,	105 220
SI*9I H	I •owd bh XHSHdn dawoH ।	I':	К >2 г,		22 сч			CM >5 © •© N. ac	© CM Cm cm Cm Cm CM GM C’G
Значения Хс большинства судов лежат в пределах [0—
— (±0,02)]Л, за исключением грузовых теплоходов класса Л, у ко-
торых она достигает +0,03 L. Абсциссу центра тяжести площади
грузовой ватерлинии XF всех грузовых судов можно выбирать
в пределах [0— (±0,03)]А.
Для определения ординаты центра величины современных гру-
зовых судов внутреннего плавания используются формулы: Л. Эй-
лера
(16.19)
г 1 + _L
а
В. В. Ашика
и Л. М. Ногида
Zr	б
— = 0,858—0,370 ©г .
'	чА	<-
гС  1 / а \1,2
"F ~ "зД б /
(16.20)
(16.21)
Ординату центра тяжести zG целесообразно принимать, ориен-
тируясь на близкий прототип.
Поперечный метацентрический радиус можно определить по
приближенной формуле проф. А. П. Фан-Дер-Флита
(16-22)
где k — коэффициент, получаемый с помощью формулы
1	1+ а2
k 24а
При определении продольного метацентрического радиуса по
приближенной формуле А. П. Фан-Дер-Флита
<16 24>
коэффициент l/fei следует определять по формуле В. В. Ашика
1 _0,И	0,04
kr ~ а а2
или принять ki = 13,3.
Определенную специфику имеет расчет весовой нагрузки гру-
зовых судов. Результаты статистического анализа весовых нагру-
зок отечественных грузовых судов позволяют рекомендовать из-
мерители для определения весов по укрупненным разделам весо-
вой нагрузки, указанные в табл. 16.8 и на графиках рис. 16.16,
16.17 и 16.18.
(16.25)
252
253
Рис. 16.16. Зависимость веса металлического корпуса грузовых судов от модуля
Л1'* В3'* н'!>ь'!з.
Класс Р
Рис. 16.17. Зависимость веса оборудования и прочих весов корпуса грузовых
судов от модуля (LBH)1'3.
/ — суда смешанного плавания; // — классы М и О; /// — класс Р; IV — класс Л.
254
LBH, тыс м3
Рис. 16.18. Зависимость весовых измерителей Gcc и G.i от LBH.
суда класса Р; //—суда класса М; /// — суда класса О; /V — суда класса Л; V —
суда класса Р; VI — суда класса О, М
Модули и измерители веса сухогрузных теплоходов
Таблица 16.8
Статья нагрузки
Обозна-
чение
Модуль
Измеритель веса
Металлический корпус	Р мк	£1,25.50,75.я0,5 х	По рис. 16.16
и надстройки		Хб0-33	
Дерево в составе кор-	Рд	G^LBH	Кривые, IV, V, VI
пуса и надстроек			рис. 16.18
Судовые системы	Р сс	Uqc-LB В	Кривые /, II, III
			рис. 16.18
Оборудование и прочие	2 Pi	ЬВН*!з	По рис. 16.17
веса по корпусной части			
Главные двигатели,	Р МО	N (тип двигателей)	По сетке типов
вспомогательные меха-			энергетических
низмы и оборудование			установок
машинного отделения			
Эл ектрообор удован и е	Р ЭЛ	/V (тип двигателей)	То же
Запас топлива	Рт	N	» »
Команда с багажом и	Р эк	п (численность	0,12+ 0,003 k*, т
провизией		команды)	
Жидкие грузы	Р жг	LBH	0,002—0,003, т/м3
Запас водоизмещения	AD	Dn (водоизмещение	0,05
		порожнего судна)	
k — число суток без пополнения запасов.
I	§ 69. Практические указания по разработке
I	и оценке проектных вариантов судна
Многие практические вопросы проектирования судна с учетом изложенных
особенностей решают поэтапно, придерживаясь определенной последовательности,
которая приводится ниже и сопровождается численным примером.
Задание. Требуется исследовать задачу увеличения мощности энергетической
Установки теплохода грузоподъемностью 5000 т, используемого для перевозок
255
навалочного груза при следующих условиях перевозок (норма погрузочно-раз-
грузочных работ 6000 т/сутки):
1.	Порожние пробеги и простои судна в ожидании погрузочно-разгрузочных
операций отсутствуют;
2.	Судно в обратном направлении идет порожнем, н время ожидания по-
грузочно-разгрузочных операций составляет 0,5 1Г;
3.	Судно имеет обратный порожний пробег, равный половине дальности
перевозок, а стоянки в ожидании грузовых операций равны времени погрузки-
разгрузки;
4.	Судно в обратном направлении идет порожнем, а время ожидания гру-
зовых операций равно времени погрузки-разгрузки;
5.	Судно не имеет порожних пробегов, а стоянки в ожидании грузовых ра-
бот равны времени погрузки и разгрузки;
6.	Судно в обратном направлении идет порожнем и не имеет простоев
в ожидании погрузочно-разгрузочных операций.
Этап первый. Определив технические, эксплуатационные и экономиче-
ские характеристики исходного варианта судна и расчетной линии перевозок,
систематизируют их в параметрической табл. 16.9. Такая таблица необходима
для обеспечения сопоставимости и прнемствеиности результатов разработок на
всех стадиях проекта. В зависимости от особенностей решаемых задач номенкла-
тура и детализация фиксируемых в таблице данных, естественно, может быть
различной. В рассматриваемом примере в качестве характеристик исходного ва-
рианта приняты данные по проекту № 507; эксплуатационные условия приве-
дены только для случая 1 (для остальных случаев эксплуатационные характери-
стики объединены с результирующими показателями в табл. 16.11).
Этап в т о р о й. С целью ориентировочного установления наиболее эффек-
тивных путей совершенствования исходного варианта, пользуясь равенствами
(16.4) — (16.6), определяют частные приращения обобщающих характеристик
дР, би, 6К, обеспечивающих одинаковый прирост провозной способности, напри-
мер, на 10%. Если анализируется достаточно широкий круг вопросов совершен-
ствования судна, полезно построить согласованные графики эквивалентных при-
ращений (см. выше), которые можно использовать также в последующих прибли-
жениях и стадиях проекта. По результатам логического анализа возможных
проектных решений, обеспечивающих получение этих эквивалентных приращений,
устанавливают эффективные направления технического совершенствования ис-
ходного варианта судна.
Так, при сопоставлении полученных данных (табл. 16.10) видно, что для
всех рассматриваемых случаев перевозок технические решения, направленные
на увеличение скорости и грузоподъемности судна, могут оказаться более эф-
фективными, чем мероприятия, направленные на повышение интенсивности гру-
зовых работ. Действительно, достигнуть требуемого увеличения (31—141%) норм
погрузочно-разгрузочных работ за счет улучшения архитектурно-конструктив-
ного типа судна, отличающегося полным раскрытием трюмов, практически не-
возможно. Оснащение судна собственными грузовыми средствами (конкуренто-
способными с портовыми) в данном случае нецелесообразно.
Таблица 16.10
Условия перевозок
Эквивалентные приращения. %	1	2	3	4	5	6
6Р	13,5	12,9	15,1	13,9	17,3	11,9
ди	15,1	13,7	16,3	14,8	19,	12,6
6К	62,0	80,4	42,3	55,7	31,0	141
6Q	10	10	10	10	10	10
Этап третий. Разрабатывают и сопоставляют намеченные на втором
этапе технические решения по совершенствованию исходного варианта судна.
По каждому варианту находят приращения обобщающих характеристик дР,
257
.256
Таблица 16.11
258
f>v, дК и определяют относительные приращения провозной способности по фор-
муле (1.12). С помощью равенств (1.14); (1.16) и формул (1.17) —(1.22) под-
считывают по вариантам изменения показателей себестоимости перевозок, удель-
ных капиталовложений и необходимых экономических характеристик.
В рассматриваемом примере увеличение мощности энергетической установки
на 50% путем замены главных двигателей исходного варианта 84Р36/45 мощно-
стью 2X800 л. с. двигателями 84НР36/45 мощностью 2X1200 л. с. приведет
к увеличению скорости судна приблизительно на 15,8% (6у = 0,158), увеличению
веса энергетической установки на 2 т и запасов топлива при заданной автоном-
ности плавания 20 суток на 50 т. Таким образом, следует учитывать уменьше-
ние полезной грузоподъемности по сравнению с исходным вариантом на 52 т
(6Р = 0,01). Соотношения экономических характеристик исходного варианта, не-
обходимые для подсчета показателей, принимаются по данным табл. 16.9
и 16.11.
Подсчитав приращения эксплуатационных расходов, связанные с заменой
двигателей: по зарплате в соответствии с действующим Положением об оплате
труда работников плавсостава МРФ; по капиталовложениям (строительные сто-
имости) с помощью равенства 6CapM=0,1256V; по топливу и смазке с помощью
формулы (1.22), находят приращения себестоимости содержания судна в ходу
и на стоянке с помощью равенств (1.20). (1.21). Рассчитывают обобщенные по-
казатели для эксплуатационных случаев и результаты расчетов сводят в табл
16.11.
Этап четвертый. Основным критерием оптимальности выбора вариан-
тов для последующих проектных разработок является минимум относительных
приращений показателей себестоимости перевозок и удельных капиталовложений.
Обычно вариант с минимальным приращением себестоимости перевозок имеет
минимальное приращение удельных капиталовложений. В противном случае оп-
тимальный вариант выбирают по показателю приведенных затрат, для чего оп-
ределяют абсолютные значения показателей Si = s(l+6s), подсчитанные по вари-
антам значения 3ap = si+Ekv и сопоставляют по критерию зпр = гшп.
При окончательном выборе варианта, кроме того, сопоставляют технико-
эксплуатационные показатели и учитывают особые требования и условия техни-
ческого задания.
В рассматриваемом примере увеличение мощности энергетической установки
судна в 1,5 раза обеспечивает повышение провозной способности на 7,8—11,8%,
а себестоимости перевозок на 7,8—7,0%; удельные капиталовложения при этом
уменьшаются на 1,5—10%.
По данным табл. 16.11 можно заметить, что наиболее эффективным (срав-
нительно) увеличение мощности становится в тех случаях, когда судно не имеет
простоев в ожидании грузовых операций.
Глава XVII
ТРАНСПОРТНЫЕ БУКСИРЫ-ТОЛКАЧИ
И СЕКЦИОННЫЕ СОСТАВЫ
§ 70.	Особенности проектирования
буксиров-толкачей
По методу работы различают буксиры-толкачи, предназначен-
ные для вождения составов и барж как методом толкания, так и
с помощью буксировки на буксирном канате, и толкачи, предназ-
наченные только для вождения методом толкания (рис. 17.1—17.2).
Выбор типа буксира зависит от условий эксплуатации, вида не-
самоходных судов, района плавания и путевых условий. Строитель-
ная стоимость (а следовательно, и себестоимость перевозок) судна,
.259
(Юг
Рис. 17.2. Буксирный теплоход-толкач мощностью 800 л. с.
совмещающего два метода вождения, значительно выше, поэтому
при обосновании выбора такого судна необходимо производить
особенно тщательный технико-экономический анализ.
В настоящее время вождение несамоходных судов на внутрен-
них водных путях Советского Союза в основном осуществляется
методом толкания. Это объясняется значительными эксплуатацион-
но-техническими и экономическими преимуществами этого ме-
тода, которые заключаются в следующем: повышается техниче-
ская скорость движения состава в среднем на 15—20% благодаря
снижению сопротивления воды; улучшается управляемость и ма-
невренность состава и повышается надежность его вождения в ре-
зультате применения жесткого сцепа между толкачом и баржами;
снижается мощность главных двигателей толкача приблизительно
на 5%, уменьшается расход топлива и смазки, уменьшается себе-
стоимость перевозок; улучшаются условия труда команды и соз-
даются возможности для перехода к вождению барж без обслужи-
вающей их команды, снижаются эксплуатационные расходы и по-
вышается производительность труда; уменьшается строительная
стоимость несамоходных судов, увеличивается общая грузоподъем-
ность составов (до 16 000—18 000 т при вождении буксиром-толка-
чом мощностью 4000 л. с.), благодаря чему значительно повыша-
ется эффективность перевозок по внутренним водным путям.
При выборе архитектурно-конструктивного типа буксиров не-
обходимо учитывать, что эти суда должны быть оборудованы на-
дежным автоматическим сцепным устройством, обеспечивающим
сцеп толкача с порожним или груженым составом или баржами,
поэтому обводы и размеры носовой оконечности должны быть
приспособлены для размещения сцепного устройства и упоров,
а прочность ее набора должна обеспечивать восприятие нагру-
зок, возникающих в сцепном устройстве. Рулевую рубку необходимо
располагать таким образом, чтобы из нее был обеспечен хороший
обзор впереди толкаемого состава.
Все буксиры-толкачи должны обладать высокой управляе-
мостью при движении с составом как на переднем, так и на зад-
нем ходу. Диаметр циркуляции судна с составом не должен пре-
вышать 1,5—2 длины всего состава. Необходимо, чтобы при сле-
довании с составом толкач имел возможность быстро гасить
инерцию: при реверсе главных двигателей длина пробега состава
(с полного хода) не должна превышать двух длин состава. За-
данная управляемость движительно-рулевого комплекса буксира-
толкача обычно обеспечивается насадками с рулями переднего,
а иногда и заднего хода (фланкирующими рулями) или поворот-
ными насадками с раздельным управлением. Проведенные в Со-
ветском Союзе исследования показали, что установка поворотных
насадок с раздельным управлением более эффективно обеспечи-
вает управляемость составом. Рули переднего и заднего хода, по-
мимо более сложного конструктивного выполнения по сравнению
с поворотными насадками, снижают пропульсивный к. п. д. движи-
тельного комплекса на 10—15%•
.264
Практика проектирования и постройки буксиров-толкачей по-
казала, что для обеспечения хороших маневренных качеств мощ-
ность энергетической установки этих судов должна быть не менее
1 л. с. на 4—5 т грузоподъемности состава. Наиболее рациональ-
ной для этих судов является энергетическая установка с реверс-
редукторнон передачей. При проектировании энергетической уста-
новки следует учитывать, что судовая электростанция буксира-
толкача должна располагать достаточной мощностью для питания
электропотребителей толкаемого состава.
В табл. 17.1 приведены значения соотношений главных разме-
рений современных буксиров-толкачей.
Длина буксира-толкача должна обеспечивать нормальную ком-
поновку общего расположения. Требования, исходящие из необхо-
димости обеспечить минимальное сопротивление воды, не имеют
решающего значения, так
как основным рабочим ре-
жимом таких судов явля-
ется движение в попутном
потоке состава, а собст-
венное сопротивлениебу-
кспра-толкача мало по
сравнению с сопротивле-
нием состава. При опре-
делении длины толкача
Таблица 17. /
Класс судна	Осадка судна, м	L/B	L/T	В/Т
0 и М	2,0—3,0	4,0—4,5	11—12	4—4,5
Р	1,0—1,5	3,8—4,2	12—14	6—6,5
(особенно с туннельным образованием
нормы) необходимо учитывать возможность создания плавных кор-
мовых обводов, обеспечивающих нормальное подтекание воды
к движителям. Суммарная длина толкача п толкаемого состава Lc
должна обеспечивать прохождение участков судового хода с наи-
меньшим радиусом закругления. При прохождении толкаемого
состава через шлюзы суммарная длина должна удовлетворять
условию Lc^lKai — k, где 1кт— длина камеры шлюза, м; k — коэф-
фициент, определяемый Правилами плавания по внутренним вод-
ным путям РСФСР в зависимости от длины шлюза. Ширина тол-
кача В должна удовлетворять нормам остойчивости для букси-
ров-толкачей (при наличии на толкаче буксирного устройства) и
обеспечивать нормальное размещение упоров для толкания, а так-
же гребных винтов при многовальной энергетической установке.
Расстояние по ширине между упорами устанавливается в зависи-
мости от мощности толкача: при мощности до 300 л. с.— не менее
4000 мм, при мощности свыше 300 л. с. — 5000—5500 мм. Ширина
носового транца Вт с учетом этого требования изменяется в пре-
делах 0,8—1,0 В. При определении ширины буксира-толкача сле-
дует учитывать, что увеличение расстояния между валами греб-
ных винтов способствует улучшению его поворотливости.
Общая продольная прочность буксиров-толкачей обычно доста-
точна, поэтому при выборе высоты борта Н вопросы прочности
не имеют решающего значения; она может быть определена из
условия обеспечения требуемой санитарными нормами высоты
помещений, располагаемых в корпусе, и условий незаливаемости.
265
3

Основные характеристики буксиров-толкачей
266
I
Толкачи класса Р проектируют, как правило, без седловатости.
В отдельных случаях с целью надежного крепления упоров и уве-
личения их высоты, а также для предотвращения заливаемости па-
лубы на толкачах классов О и М устанавливают полубак или
предусматривают седловатость. Толкачи разряда О, согласно Пра-
вилам Речного Регистра РСФСР, проектируются с седловатостью
без избыточного надводного борта.
В табл. 17.2 приводятся основные характеристики отечествен-
ных буксиров-толкачей, а в табл. 17.3 — их весовые измерители.
Таблица 17.3
Весовые измерители буксиров-толкачей
Номер проекта	Мощ- ность, л. с.	р мк LBH	рд LBH	ро	Роб LB	рдв LB	рсу LB	р пм N	Рсс LB	р мех N	^ЭЛ N	рпр LBH
				ЦВ+Н)								
749	1340	128	10	63	30	24	108	5	72	48	12	2
758	800	143	10	50	28	25	109*	—	69	64	18	—
908	450	128	22	39	13	16	64	13	37	28	10	6
809	300	123	30	17	14	14	35	4	25	23	4	19
911	300	123	13	18	11	15	43	11	27	38	10	6
794	150	125	28	9	14	16	29	3	34	27	8	И
861	150	107	18	6	8	10	17	2	16	24	5	8
947	4000	158	6	38	12	32	127	6	47	32	4	3
* Включая Р_..,
пм
Для определения длины и ширины буксиров-толкачей и букси-
ров часто применяют формулы, предложенные С. П. Арсеньевым
[4]. Однако применение этих формул часто не оправдано (см.
табл. 17.4).
Чтобы уменьшить сопротивление воды движению буксиров-
толкачей, целесообразно сдвигать цилиндрическую вставку кор-
пуса ближе к носовой оконечности. У толкачей класса М (в неко-
торых случаях и класса О) цилиндрическая вставка вообще от-
сутствует. Центр величины обычно располагается в нос от миделя
на 1—7% длины толкача. Соотношение длин носовой (LH) и кор-
мовой (£к) оконечностей у современных буксиров-толкачей при-
ведено в табл. 17.5.
Для обеспечения хорошей всхожести на волну и предотвраще-
ния заливания палубы обводы носовой оконечности корпуса сле-
дует делать с большим развалом бортов в надводной части, что
обеспечит широкую палубу, необходимую для прочного соедине-
ния упоров с основным корпусом и размещения судовых устройств.
Батоксы в плоскости гребного винта делают пологими с плав-
ным переходом к основной линии, причем угол наклона батокса
к основной должен быть не более 15°. Свод над диском винта
t	267
должен иметь горизонтальный участок длиной, приблизительно рав-
ной диаметру винта. Чтобы избежать подсоса воздуха при нали-
чии туннельных образований в корме, следует устанавливать бор.
товые и кормовые свесы, опустив их в воду на 150—250 мм (для
озерных толкачей принимается большее из указанных значений).
Днище буксиров-толкачей имеет килеватость, достигающую 4—
8° (у буксиров-толкачей озерного плавания она еще больше).
Таблица 17. 4
Тип буксира	1 Мощность л. с.	Размерения судна, м	! Расчеты по формуле Арсеньева	Фактические
Буксир-толкач	4000	L	37,0	50,0
		В	4,72	13,60
Буксирный теп-	1200	L	37,3	41,0
лоход		В	7,48	9,0
Буксир-толкач	150	L	35,2	21,8
		В	7,46	5,0
Таблица 17.3
| Класс бук- | сира-толкача	8	7 «001 • — 7	LK — • 10096 L
м	0—10	45—50	55
0	10—15	35—45	45—50
р	10-25	30—40	40—50
Коэффициент общей полноты 6 построенных толкачей прини-
мается в пределах 0,50—0,67, причем меньшие значения харак-
терны для судов классов О и М. Выбор б в основном определяется
требованием обеспечения минимального сопротивления воды при
заданных скоростях. Скорость толкания современных толкачей со-
ставляет 16—18 км/ч, скорость без состава 25—27 км/ч. Коэффи-
циент общей полноты не должен превышать указанных значений,
так как это может привести к недостаточной остойчивости при
буксировке и вызвать затруднения в размещении судовых поме-
щений и механизмов.
Коэффициент полноты мидель-шпангоута [3 обычно принимается
в пределах 0,86—0,995. Большие значения характерны для толка-
чей класса Р, имеющих плоское днище с небольшим радиусом
закругления скулы (200—300 мм), меньшие значения у толкачей
классов О и М, днище которых имеет килеватость. Коэффициент
полноты ватерлинии составляет 0,76—0,875.
Компоновка общего расположения помещений, устройств и
оборудования должна обеспечивать буксиру-толкачу с полными
запасами удифферентовку на ровный киль. Топливные цистерны
следует располагать таким образом, чтобы по мере расходования
топлива возникал дифферент на корму, что обеспечит при всех
условиях эксплуатации нормальное заглубление винтов.
Пол рулевой рубки буксиров-толкачей мощностью до 800 л. с.
должен находиться не менее чем на 6,0 м выше ватерлинии,
а у буксиров-толкачей большей мощности — на высоте 7—8 м над
ватерлинией. Жилые помещения буксиров-толкачей, предназначен-
ных для вождения составов, не имеющих жилых помещений для
268
команды, должны быть рассчитаны на проживание команды, об-
служивающей состав.
Особое внимание следует уделять борьбе с шумом в жилых по-
мещениях, которые рекомендуется располагать в надстройке, при-
чем общественно-бытовые и служебные помещения желательно
размещать в первом ярусе надстройки. Между машинным отделе-
нием и жилыми помещениями устраивают воздушные коффердамы
и топливные отсеки.
§ 71.	Секционные составы
Толкаемые составы составляют из секций или барж. Различают
сборные и маршрутные составы. Сборный состав образуют из од-
нотипных взаимозаменяемых секций, которые в процессе рейса
частично заменяют (порожние секции на груженые и наоборот)
или отчаливают. Маршрутный секционный состав состоит, как
правило, из секций или барж, имеющих однородную загрузку и
единые пункты отправки и назначения груза. Перечалки и проме-
жуточные переформирования состава в этом случае не произво-
дятся.
Таблица 17.6
Весовые характе- ристики	Номер проекта			
	1581	1787	4618	567
Грузоподъемность, .... Вес корпуса, отнесенный к	2150	7500	5300	1800
LBH, кгс/м3 		 Вес порожнем, отнесенный	74,2	71	65	70
к LBH, кгс/м3	 Вес корпуса на 1 тс груза,	80,8	81,0	78	85,2
кгс/тс		 Коэффициент водоизме-	147	133	145	160
щения 		0,873	0,880	0,872	0,854
Секционные составы по компоновке разделяют на кильватер-
ные, состоящие из секций, учаленных в кильватер друг за другом,
и пыжевые (двухниточные), состоящие из секций, учаленных в две
нити.
Секции, из которых формируют составы, представляют собой
открытые суда коробчатого типа. Для связи секций между собой,
а также состава с буксиром-толкачом применяются автосцепные
устройства, которые должны обеспечивать жесткость сопряжения
секции и неизменяемость формы состава в плане при любых усло-
виях плавания и маневрах. Общая прочность корпуса секций дол-
жна удовлетворять условиям погрузки (и разгрузки) их в один
слой в любом направлении и любыми средствами, а местная
269
прочность настила внутреннего дна и обшивки двойных бортов
должна обеспечивать возможность грейферной разгрузки и по-
грузки. В табл. 17.6 приведены весовые характеристики отечест-
венных секций.	<
Поскольку на секциях нет жилых и служебных помещений,
в головную часть большегрузных составов желательно включать
секцию, оборудованную небольшой рубкой на полубаке для
впередсмотрящего и сопровождающего грузы. На крыше рубки ус-
танавливают прожектор с местным управлением. Носовую и кор-
мовую секции состава оборудуют якорным устройством.
Секции снабжают системой для осушения трюмов и мытья па-
луб. Систему либо подключают к водонапорной магистрали бук-
сира-толкача, либо снабжают автономным насосом, который уста-
навливают на каждой секции и питают энергией с буксира или
с берега. Вождение составов порожнем в ветреную погоду свыше
6—7 баллов из-за большой парусности становится затруднитель-
ным, поэтому необходимо обеспечить балластировку секций с по-
мощью насоса, устанавливаемого на секции и питаемого от элек-
тростанции буксира-толкача. На каждой секции должна быть
электропроводка для питания механизмов якорного устройства,
насосов и ходовых огней, а также постоянный телефонный кабель.
Оконечности секций оборудуют быстроразъемными и безопасными
сцепными устройствами.
Одним из основных вопросов проектирования секционных со-
ставов является выбор грузоподъемности и, следовательно, разме-
рений секции. Опыт эксплуатации показал, что излишнее дробле-
ние усложняет эксплуатацию составов, так как при этом увеличи-
ваются потребность в рейдовой тяге на отвод и подвод секций
к местам погрузки и разгрузки и время формирования состава, по-
вышается трудоемкость сцепных операций и усложняется наблю-
дение за погрузочно-разгрузочными работами. Кроме того, строи-
тельство крупных секций экономичнее, так как повышенный расход
металла компенсируется снижением стоимости оборудования и
устройств.
Форма обводов секции характеризуется следующими средними
значениями коэффициентов полноты: 6 = 0,86-4-0,88; а = 0,96-4-0,97
и |3 = 0,98ч-0,99.
Чтобы предохранить нижнюю часть бортов от трения о стенки
шлюзов, среднюю часть заваливают внутрь приблизительно на
100 мм. Форму носовой оконечности секций, учитывая относитель-
но невысокие скорости движения составов (14—16 км/ч), выпол-
няют в виде «глубокой ложки». Форму кормовой оконечности де-
лают санеобразной с пологими батоксами и заглубленным тран-
цем. У секций, предназначаемых для формирования двухниточных
составов, форма носовой оконечности должна исключать как воз-
никновение сильных вплесков воды в носовой части состава при
движении навстречу бегу волн, так и нависание носа секции при
загрузке порожнем над причальными стенками и палами шлюзов-
270
Глава XVIII
ПАССАЖИРСКИЕ СУДА
§ 72.	Особенности компоновки
общего расположения
В соответствии с Санитарными правилами пассажирские суда
принято разделять на четыре группы: суда дальних линий (тран-
зитные суда), местных, пригородных и внутригородских линий.
Пассажирские суда дальних линий, в свою очередь, делят на две
категории: суда, перевозящие деловых пассажиров с высадкой и
посадкой их в каждом пункте остановки, и туристские суда, совер-
шающие туристские рейсы между определенными пунктами. Пас-
сажирские суда местных линий могут быть разделены также на
две категории: суда для перевозок деловых пассажиров и суда
прогулочно-экскурсионного назначения. Скорость судов первой ка-
тегории должна быть высокой (45—100 км/ч), чтобы они могли
конкурировать с наземным транспортом, в то время как скорость
25—30 км/ч считается достаточной для судов второй категории.
Проектирование пассажирских судов местных, пригородных и
внутригородских линий имеет много общего, поэтому в дальней-
шем мы будем рассматривать две основные группы судов — даль-
них и местных линий — с учетом особенностей проектирования,
обусловленных разделением водоизмещающих судов по конструк-
тивно-техническим признакам на суда со скоростью движения до
30 км/ч с гребными винтами в качестве движителей и суда с закри-
тической скоростью (до 45—50 км/ч) с гребными винтами или
водометами в качестве движителей. Основные характеристики оте-
чественных водоизмещающих пассажирских судов приведены
в табл. 18.1.
Основное требование, предъявляемое к пассажирским судам —
создание наибольшего комфорта для пассажиров, что в первую
очередь обеспечивается рациональной планировкой пассажирских,
общественно-бытовых и санитарно-гигиенических помещений, ка-
чеством их оборудования и отделки. Поэтому проработку общего
расположения следует считать наиболее важным вопросом проек-
тирования таких судов.
Опыт показывает, что в современных условиях совмещение на
одном судне пассажирских и грузовых перевозок нецелесообразно,
поэтому нет необходимости предусматривать на пассажирском
судне грузовой трюм. Суда этого типа должны иметь достаточ-
ные площади для прогулочных палуб. Необходимо строго выпол-
нять требования, касающиеся естественной освещенности жилых
помещений и водоснабжения всего судна в целом и каждой отдель-
ной каюты, обеспечить хорошую искусственную и естественную
вентиляцию с разветвленной сетью воздуховодов и отопление по-
мещений. Особое внимание следует уделить обеспечению в жилых,
общественных и служебных помещениях допустимых уровней
Шума, которые не должны превышать действующие нормы.
271
3
Заказ № 1837
Глайна я палуйа
Нижння а а. л у Г а.
Рис. 18.1. Пассажирский теплоход типа Родина.
оо с			2Спор			л		S		1,22	1,34	1,20	1,37	0,84	8		1,05	о	0,60		0,73	08*0	00 00 о	1 0.32		0,89	0,61		0,72	0,67	0,74	0,44 0,54	ISO si'd	
3 Q Ь.			р о с CJ н	dJ^		р 7		-2,19		LZ‘ I	0,80	1,49	0,99	СО I	7		т!	-0,84	—0,15		-0.45	0,08	-0,06	—0,80		—0,90	О) 7		—2,17	0,22	0,09	—0,77 0,88	—2,10 — 1,50	
		9				I 0,656				0,56		0,57		0,71			0,573		0,755			0.50		0,747			0,46			0,456		0,54	0,735	
		Я				0,92				0,866 :		98‘0		0,99			0,882		0,96			ОС		0,97			0,816			0,834		0,775	О	
		%>				0,815				0,774		0,775		0,81			0.75		0,86			0,77		0,824			об			0,735		0'Г0	0,88	
	се			fi/WM	*Г2	СЧ				О		ш сч		8			22,5		20,5 I			8		8			сч			8		о	5	
	г* >» о	1 ‘Ч1Э0ННЭ -q.tfouoeXdj				а				О				LO			m		g			1								1		1	1	
	И S * о.	ВЖВЦИМ€ Blftf xoaw Ситону				о						сч Г-.		СО			о					-		а						тг		СО	сч	
	X й Q Св с	чтэониюама -ойижеээвц				с				306/426*		* сч Т, СР		250/259*			i 201/363*					сч сч					сч			СО		еч	о	
	S ж S s	р о с		р		2J8		2,44		2,10	2,38	J	2,46	1,60 .	! 06*1 I		сч । 7-1	СЧ	I 9Г1 ;		О	88'1		S а		0,74	0,90				О	0,74 0,90	о сч СЧ -f о 1о	
	о. ф ж ев о.	р о с Q		р С1		1 2068		2385		1237 :	1467	1228	1548 I	SI ”1	1000 I		51	СО СО	СО СО		сЗ	“I	О	§		S			8	со ,		40,3 53,1	14.9 22,9 |	
	ев X ф			W	И	С				е-				3,15			Ь;					сч		со сч			г-			сч			сч	
	«0 X X с			IX	‘Я	о				сС		сч		СО О			О		С			со					г			СО		4,45	3,65	
	X о			W	‘т	(X				8		8		77,39			о					40,6		О' сх						СО сч		ос	20,4	S
		-п* ‘чхзонТпом				Сч				1Г		1200		СО			X		8			8					С			О		8	8	X *
		л ч	0913 •ЭЬИ1Г0И			г-						СО		сч			сч		СЧ			СЧ		сч			сч			-		-	-	
		Движите	с X			а 'с		ВИНТЫ		г й с		А		А			А А					А А		а S с к С сс			а с		X	То же		А	Водомет 1	5 X о
		33BU*>I				с				С		0		0			%		с			0								а.		а.		2
		BiMaodu dawoH				сч				7 сС		СО СО		со			S					о								8			f	0
		Тип судна				р X S я о о я с о я р		скин дизель-элек-	троход	Грузопассажир- ский теплоход		То же	1		Грузопассажир-	скии дизель- ।	электроход :	Грузопассажир-	ский теплоход	То же			Пассажирский	теплоход	С			А А			А А		А А	А А	*) При комби
274
В качестве примера современного пассажирского судна даль-
ней линии, обладающего удачными компоновкой общего располо-
жения и формой теоретического чертежа, можно привести пас-
сажирский теплоход проекта 588 типа Родина (рис. 18.1 и
табл. 18.1). Грузовой трюм теплохода служит в основном для
почты и багажа. Площадь палуб использована на судне следую-
щим образом (%):
Пассажирские каюты...................
Каюты команды .......................
Санитарно-гигиенические помещения . . .
Хозяйственно-бытовые помещения . . . .
Блоки питания с кладовыми ...........
Общественные помещения (рестораны, са-
лоны) ...............................
Вестибюли и коридоры ................
Прогулочные площадки на открытых па-
лубах ...............................
Грузовой трюм, люки, грузовые проходы
Машинное отделение...................
Служебные помещения..................
19,7
6,1 (23% площади всех
жилых помещений)
3,7
3,3
4,6 (не считая рестора-
нов)
7,2
13,2
25,5
4,3
5,4
7,0
Судно имеет трехъярусную надстройку. Все помещения раз-
мещены на четырех палубах: нижней, главной, средней и верхней
(шлюпочной). При наибольшей осадке судна нижняя палуба опу-
щена ниже грузовой ватерлинии только на 35 см, поэтому в пас-
сажирских помещениях и в помещениях команды, расположенных
на этой палубе и имеющих по два иллюминатора диаметром
350 мм каждый, создана хорошая естественная освещенность. Все
пассажиры размещены в комфортабельных одноместных, двух-
местных и четырехместных каютах. В каютах первого класса уста-
новлены умывальники и шкафы. Удельная площадь таких кают,
приходящаяся на одного пассажира, сравнительно велика. На
судне установлены электрические камбузные плиты мощностью
около 40 кВт, провизионные рефрижераторные камеры, оборудо-
ванные автономными компрессорными установками общей произ-
водительностью 12 000 ккал/ч. В носовой части надстройки на глав-
ной палубе, от борта до борта, размещен ресторан для пассажи-
ров II и III классов. Чтобы увеличить его площадь, пол ресторана
несколько приподняли по бортам. Для улучшения внешнего вида
носовой части теплохода окна салона и примыкающих к нему
кают, находящихся на средней палубе, сделаны одинаковыми
с окнами находящегося выше ресторана и расположены строго
под ними.
Выбор формы и обводов корпуса судна, которые обеспечивают
ему минимальное сопротивление и высокие мореходные качества,
произведен на основании модельных буксировочных и самоход-
ных испытаний, а также продувки модели судна с надстройками
в аэродинамической трубе. Общий пропульсивный коэффициент
судна равен 0,68, а полное удельное сопротивление воды-—
5,35 кгс/т. На судне установлены современное электрооборудова-
10*	275-
кэ
s
боковой вид
Рис. 18.2. Пассажирский теплоход типа Яееа.для внутригородских и пригородных линий.
ние, приборы и средства контроля и сигнализации, а для улучшения
маневренных качеств — носовое подруливающее устройство. Судо-
вая электростанция оборудована четырьмя дизель-генераторами
общей мощностью 360 кВт.
При компоновке расположения помещений на пассажирских су-
дах местных линий необходимо учитывать следующие соображе-
ния. Машинное отделение, как правило, целесообразно размещать
в кормовой части судна; все пассажирские места желательно груп-
пировать в одном, в крайнем случае, двух салонах, располагая их
таким образом, чтобы были созданы условия для кругового обзора.
Следует учитывать возможность быстрой посадки и высадки пас-
сажиров. Основное требование к размещению рулевой рубки —
хороший обзор в сторону носа и кормы судна. На судах, совершаю-
щих рейсы длительностью более 8 ч в один конец, должны быть
предусмотрены жилые помещения для команды, в то время как на
судах, совершающих рейсы меньшей длительности, и на судах,
работающих по бригадному методу, устройство таких помещений
необязательно (Для подвахты устраивают дежурные помещения
для отдыха, приема пищи и укрытия от непогоды.)
В качестве примера ниже приводится описание двух современ-
ных теплоходов, предназначенных для перевозки пассажиров на
местных линиях.
Теплоход типа Нева (рис. 18.2, 18.3 и табл. 18.1) —судно с па-
лубой по всей длине и машинным отделением в кормовой части
корпуса. На палубе размещен пассажирский салон на 162 чело-
века (плюс 116 мест, расположенных в корме и на верхней па-
лубе). Значительная застекленность бортовых стенок и подволока
салона обеспечивает пассажирам хороший обзор. Расположение
кресел в салоне можно менять: устанавливать рядами в одном
направлении или друг против друга со столиками между ними.
Удалив часть кресел, можно организовать танцевальную площадку
размером около 20 м2 с небольшой эстрадой. В кормовом вести-
бюле расположен буферный киоск.
Форма корпуса Невы несколько необычна: днище имеет наклон-
ную килевую линию (подобие строительного дифферента), благо-
даря чему при изменении количества пассажиров судно сохраняет
заданную посадку. При расчетной скорости 25 км/ч, что соответ-
ствует числу Фруда Fr = 0,37, коэффициент остаточного сопроти-
вления равен 1,51 (см. рис. 18.3).
Скоростной мелкосидящий пассажирский теплоход типа Заря
предназначен для перевозок пассажиров на пригородных и вну-
тригородских линиях (рис. 18.5). Скорость теплохода практически
не меняется на мелководье. Он обладает хорошими маневренными
качествами, причем посадку и высадку пассажиров можно произ-
водить у не оборудованного причалами берега. Судно можно пере-
возить по железной дороге.
В результате комплексного решения вопросов, связанных с ус-
тановлением мощности, водоизмещения и длины судна, скорость
последнего была доведена до сверхкритической. Корпус и над-
278

Соотношения главных размерений пассажирских судов
3"
3
279
4f
ол2-
10	13	18 п 18
Рис. 18.4. Теоретический
стройка судна выполнены из сплава АМГ-5В, что значительно
уменьшило его строительный вес. Корпус имеет обводы полуглис-
сирующего типа (рис. 18.4).
§ 73.	Соотношения главных размерений,
коэффициенты полноты, весовые измерители
. Коэффициент общей полноты современных пассажирских судов
внутреннего плавания изменяется в пределах 0,55—0,75. Для су-
дов класса О с осадкой 2,5—3,0 м оптимальное по условиям ход-
кости значение 6 соответствует нижнему пределу указанного диа-
пазона. Так, коэффициент общей полноты пассажирских судов типа
Родина равен 0,57. Значения б для судов с ограниченной осадкой
приближаются к верхнему пределу. В первом приближении б
в функции от числа Фруда можно определять с помощью кри-
вой, построенной на основании статистических данных по пасса-
жирским судам внутреннего плавания.
Коэффициент полноты мидель-шпангоута пассажирских судов
изменяется в пределах от 0,86 до 0,96 (верхний предел относится
к судам класса Р, имеющим ограниченную осадку).
281
280
Продольный разрез
Рис. 18.5. Мелкосидящий пассажирский теплоход типа Заря.
282
Коэффициент полноты площади ватерлинии обычно лежит
в пределах 0,75—0,86 (верхний предел относится также к судам
класса Р с ограниченной осадкой). Коэффициент а судов класса
О и М и судов других классов, развивающих скорость свыше
22 км/ч, составляет 0,75—0,80.
Соотношения главных размерений ряда построенных пассажир-
ских судов приведены в табл. 18.2. Пределы изменения отношения
LfB составляют 9,0—5,5, причем у пассажирских судов классов О
и М, движущихся со скоростью 22—26 км/ч, L/В обычно равно
9,0—7,5, а у судов местных и пригородных линий, движущихся со
скоростью 20—22 км/ч, а также у судов класса Р с ограниченной
осадкой L/В равно 7,0—5,5. Отношение L/Н судов дальних линий
(при L = 75-T-110 м) составляет 22—24, а L/Н судов местных и
пригородных линий длиной 25—60 м равно 10—18. Отношение
находится в пределах 4—7.
Весовые измерители некоторых построенных судов приведены
в табл. 18.3.
Глава XIX
СУДА СМЕШАННОГО ПЛАВАНИЯ
§ 74.	Пути создания судов для бесперевалочных
речных и морских перевозок грузов
В последние годы в СССР широкое распространение получили
бесперевалочные перевозки грузов по смешанным речным и мор-
ским путям на крупнотоннажных судах смешанного плавания1.
К первым отечественным судам смешанного плавания относятся
крупнотоннажные танкеры типа Инженер Пустошкин (рис. 19.1),
Олег Кошевой (рис. 19.2) и сухогрузный теплоход типа Инженер
Белов (рис. 19.3). Они предназначены для морских перевозок,
а также для переходов по внутренним водным путям (с целью
сокращения морских переходов) и доставки грузов из портов, рас-
положенных в устьях рек. Такие суда, плавающие в закрытых мо-
рях без ограничения по погоде, а в открытых морях с небольшими
ограничениями, получили наименование судов типа «море — река».
Опыт их эксплуатации подтвердил высокую эффективность беспе-
ревалочных перевозок, необходимость создания судов с малыми
осадками и позволил наметить пути снижения стоимости таких
судов. Хорошее поведение судов на морском волнении подтвердило
возможность выбора более полной формы корпуса по сравнению
с морскими судами неограниченного плавания.
Изучение характеристик морского волнения и совершенствова-
ние методов их прогнозирования открыли перспективы снижения
1 Под судами смешанного плавания принято понимать суда, предназначен-
ные для регулярных бесперевалочных перевозок грузов по речным и морским
путям.
283
Рис. 19.1. Танкер типа Инженер Пустошкин.
Рис. 19.2. Танкер типа Олег Кошевой.
284
Рис. 19.3. Сухогрузный теплоход типа Инженер Белов.
Рис. 19.4. Сухогрузный теплоход типа Балтийский.
285
стоимости судов смешанного плавания за счет более жестких огра-
ничений плавания в открытом море по сравнению с ограничениями,
принятыми для судов типа «море — река». В результате началось
освоение прибрежных морских районов судами внутреннего плава-
ния классов О и М. Одновременно проводились исследования ре-
зервов прочности, мореходных качеств, оборудования и снабжения
судов проектов 576, 576Т, 791, 558, 1577 на основе проведения все-
сторонних испытаний в море. Испытания показали возможность и
экономическую целесообразность строительства судов смешанного
плавания на основе опыта проектирования речных судов и совер-
шенствования Правил Речного Регистра РСФСР. Результаты ис-
Рис. 19.5. Сухогрузный теплоход типа Сормовский.
следований и опыта эксплуатации судов внутреннего плавания на
бесперевалочных перевозках изложены в работе [6]. Одновременно
с использованием судов внутреннего плавания па линиях с выхо-
дом в море осуществлялись исследования, проектирование и строи-
тельство на класс Регистра СССР сухогрузных судов смешанного
плавания «река — море» типов Балтийский (рис. 19.4), Сормовский
(рис. 19.5) и сухогрузно-наливных судов проекта 1553. Речной
флот смешанного плавания пополняется и судами малой грузо-
подъемности типа Морской. Уменьшение грузоподъемности при
сохранении максимальной по условиям плавания в реке осадки
позволило улучшить форму корпуса и мореходные качества судна.
Основные характеристики всех вышеупомянутых судов приведены
в табл. 19.1.
Эффективность эксплуатации судов смешанного плавания
можно значительно повысить за счет увеличения навигационного
периода до круглогодового (плавание зимой в море). На основа-
нии исследований, выполненных в ЛИВТ, и опыта работы МРФ
была организована круглогодовая эксплуатация ряда судов типа
Балтийский и Сормовский, которая подтвердила техническую воз-
286
можность и экономическую целесообразность строительства судов
смешанного плавания для круглогодовой эксплуатации на основе
сочетания опыта проектирования морских судов и судов внутрен-
него плавания и совершенствования Правил классификации и по-
стройки морских судов Регистра СССР.
§ 75.	Классификация судов
Суда смешанного плавания являются новым типом судна не
только для отечественной, но и для мировой практики судострое-
ния. Поэтому в первую очередь было необходимо установить тре-
бования к их проектированию и постройке. Важнейшие положения
этих требований (принятые Регистром СССР и Речным Регистром
РСФСР за основу первых правил классификации и постройки су-
дов данного типа) были разработаны ЛИВТ на основе анализа
результатов упомянутых выше испытаний (с учетом Правил раз-
личных классификационных обществ для судов, приближающихся
по условиям плавания к рассматриваемым), а также имевшегося
опыта эксплуатации в море судов, характеристики которых при-
 ведены в табл. 19.1 (см. стр. 290).
Ко всем судам смешанного плавания в первую очередь предъяв-
: ляются требования по обеспечению безопасности их плавания
[ в морских условиях. Правилами Регистра СССР все морские суда
; подразделяются на суда неограниченного плавания и суда с огра-
i ниченным районом плавания (районы I, II и III). В климатических
J условиях СССР эксплуатация судов смешанного плавания в пол-
) ном соответствии с их назначением возможна, как правило, в теп-
1 лое время года. В этом смысле условия их плавания легче, чем
( у морских судов с ограниченным районом плавания. Тем не менее,
I условия плавания в море предъявляют к ряду качеств судна (проч-
I ность, мореходность и остойчивость) более жесткие требования по
j сравнению с требованиями к судам классов О и М, что приводит
I к удорожанию первоначальной стоимости судов, повышению экс-
[ плуатационных расходов и в ряде случаев обусловливает необхо-
( димость продленного периода навигации. Экономическая эффек-
j тивность судов повышается по мере их специализации в первую
1 очередь в отношении условий плавания, поэтому суда смешанного
? плавания целесообразно классифицировать по условиям плавания
’ в море, приняв за критерий максимально допустимую балльность
) волнения.
( Анализ ветро-волнового режима различных морских районов
I позволяет характеризовать распределение балльности морского вол-
| нения в разных бассейнах единой зависимостью вида
|	р(7г'|=^аН’	°9'0
s	\ /г* /	\ h* I
! где	—обеспеченность волновых режимов; — без-
i размерный параметр, характеризующий степень интенсивности вол-
L нения 5%-ной обеспеченности с высотой волны 3%-ной обеспечен-
I ности (рис. 19.6).
287
В связи с этим морские акватории можно разбить на группы
с заданными параметрами волнения. Поскольку зависимость от
морского волнения таких характеристик, как прочность, остойчи-
вость, качка, ходкость, управляемость, а в ряде случаев и непото-
пляемость не очень явно выражена, можно допускать известный
произвол в создании указанных групп.1
Приняв это положение за основу, можно установить соотноше-
ние между характеристиками морского волнения различных групп
акваторий и параметрами волнения в озерах и водохранилищах,
регламентируемыми требованиями Речного Регистра РСФСР. На-
пример, для океанов и открытых морей h *^6,9 м; для закрытых
морей I группы 4,5=%/; *=%6,9 м, II группы 2,8=%h *^4,5 м,
III группы h *^2,8 м; для озер и водохранилищ разряда М
А *^1,2 м.
Подобная схема позволяет использовать опыт эксплуатации
морских судов и принципы нормирования безопасности плавания
в море при проектировании судов смешанного плавания.
В период речной навигации основное назначение судов смешан-
ного плавания — бесперебойное осуществление перевозок по речным
и морским путям. Поэтому необходимо создать такой тип судна,
у которого простои, вызванные ожиданием благоприятной погоды
на морских участках пути, были бы минимальными. Анализ вол-
нового режима ряда морских районов, представляющих большой
интерес для смешанных перевозок, показал, что в качестве нормы
максимального волнения может быть принято волнение в 5 баллов
с высотою волны около 3,5м при 3%-ной обеспеченности. Возмож-
ные простои из-за превышения этой нормы волнения будут состав-
лять не более 1—2% эксплуатационного времени. В то же время
прочность корпуса, рассчитанная на плавание в условиях этого
волнения, будет лишь незначительно выше прочности корпуса су-
дов класса М. Оснащенность судов, выходящих в море, также не-
значительно отличается от судов класса М. Такой усиленный класс
М судов смешанного плавания может быть включен в классифи-
кационные Правила Речного Регистра РСФСР с индексом, напри-
мер, М—СП.
Дальнейшее повышение экономической эффективности судов
смешанного плавания за счет увеличения периода эксплуатации
в морских условиях связано с повышением требований к этим
судам, так как уже в осенне-весенний период норма максимального
волнения возрастает до 6 баллов с высотой волн 6,0 м при 3%-ной
обеспеченности. Кроме того, иногда эти суда должны работать
в ледовых условиях. Такие условия плавания приближают их
1 В большей мере характеристики морского волнения влияют на прочность
судна. Так, согласно правилам ряда зарубежных классификационных обществ,
значение момента поперечного сечения корпуса судна неограниченного района
плавания изменяется на 8—10% по сравнению с моментом поперечного сечения
у различных групп судов с ограниченным районом плавания. В соответствии
с этим и вес металлического корпуса изменяется на 4—5%, а суммарный вес
судна с учетом надстроек, фундаментов и подкреплений — на 2—3%.
288
к морским судам ограниченного района плавания (район II), и
они могут быть выделены в самостоятельный класс, обозначаемый,
например, индексом II—СП. Целесообразность введения такого
Рис. 19,6. График обеспеченности высоты волн в различ-
ных морях.
О — Баренцево; О — Берингово; В — Северное; □ — Охотское;
А — Средиземное; д — Балтийское; ^—Черное; —Каспийское.
класса для судов смешанного плавания подтверждается опытом
эксплуатации сухогрузных судов типа Балтийский и Сормовский.
Опыт работы серий судов типа Олег Кошевой, Инженер Белов,
Тисса и другие подтверждает также важное народнохозяйственное
289
значение создания специальных судов смешанного плавания, пред-
назначенных для круглогодовой эксплуатации (плавание зимой
в морских условиях без ограничения по волнению в закрытых мо-
рях) главным образом на линиях экспортно-импортных перевозок.
Здесь могут быть использованы только суда, удовлетворяющие
требованиям Регистра СССР, предъявляемым к судам ограничен-
ных районов плавания (I и II). В то же время создание судов сме-
шанного плавания, отвечающих требованиям, предъявляемым Ре-
гистром СССР к судам с неограниченным районом плавания, эко-
номически не оправдано даже с учетом того, что в период речной
навигации они будут совершать рейсы по внутренним водным
путям.
Прежде чем обосновывать требования к прочности и мореход-
ности судов смешанного плавания, необходимо, проанализировав
характеристики ветро-волновых режимов морских районов, уста-
новить закономерности их изменения в зависимости от таких фак-
торов, как глубина, удаление от берега и время развития ветро-
вого волнения (с учетом ошибок прогнозирования).
Исследованиями, выполненными в ЛИВТ, выявлена тождест-
венность соотношения основных статистических параметров волн
(средняя длина, высота и период) и законов распределения этих
параметров для волнения фиксированного режима (форма спектра,
соотношение между средней частотой и частотой максимума) в от-
крытом море и в прибрежной зоне на глубинах не менее 3,0 м.
Одним из условий обеспечения безопасности эксплуатации судов
с ограничениями плавания в морских районах по погоде является
надежность прогнозов волнения и оценки вероятного развития вол-
новой ситуации при неоправдавшемся прогнозе. Связь между вы-
сотой волны 3%-ной обеспеченности Лз% , скоростью ветра 50%-ной
обеспеченности 050%, временем развития волнения t и длиной х
разгона ветра установил И. Н. Давидан:
0,025% f^ f7;	(19.2)
/ г \0’43
Л3%=0,025о2(уу	.	(19.3)
При проверке соответствия прогнозируемых высот волн /гпр фак-
тическим Ьф установлено, что с повышением балльности волне-
ния увеличивается вероятность ошибки прогнозирования в опас-
ную сторону. Так, при суточном прогнозировании высоты волн
ЛПр>2,0 м ошибка в опасную сторону может составить 40%,
т. е. йф.з% = 1,4Лпр.з% 
Для определения времени, необходимого для прихода судна
в порт-убежище (в тех случаях, когда из-за неоправдавшегося
прогноза фактическая интенсивность волнения превышает установ-
ленные для судна ограничения), Ю. Л. Беляк построил номограмму
(рис. 19.7), позволяющую рассчитывать время нарастания волне-
ния t. Так, если судно находится в море при высоте волны Лз% =
290
Основ
К а 1егория судна	ер проекта	Наименование судна	Тип судна		Класс судна
	S о X				
Внутреннего плавания	1000	Беломорский	Сухогрузное		о
	800				
	576 1565	Шестая пятилетка Волга-Дон			0 0
Внутреннего пла- вания, оборудо- ванного для линий «река — море»	1743 791 2—95 558 1577	Якутия Волге-Балт Волге-Балт Великий Волгонефть	Сухогрузное Танкер »	М М м м м	
Река — море	1810	Морской	Сухогрузное	ЛР 4 CI—СП 1	
	781	Балтийский		р	4 СП—СП 1
	1557	Сормовский	»	р	— СП —СП 1
	1553	Нефтерудовоз	Комбинированное	р	— СП —СП 1
Море — река	570	Инженер Белов	Сухогрузное		4 ЛР — с 1
	1572	Измаил			ЛР — с 1
		Типа Тисса			ЛР — с 1
	5666	Инженер Пустошкин	Танкер		4 ЛР — с 1
	566	Олег Кошевой	»		4 ЛР — с 1
		Бремер импорт (ФРГ)	Сухогрузное открытое шель- тердечное		А/Е-4
* В числителе—река, в знаменателе — море.
Заказ № 1837
>вные характеристики судов, используемых для бесперевалочиь							•	J ;	Таблица 19.1 jx речных и морских перевозок грузов	j													
Ограничение плавания в море по высоте волны, м	Грузоподъем- ность, т	Длина габарит- ная, м	Ширина габа- ритная, м	Осадка наиболь- шая, м	Надводный га- барит, м		доизмещение олным гру- л, т	Водоизмещение порожнего суд- на, т	Тип и марка главных двигателей	Количество и мощность глав- ных двигателей, л. с.	Частота враще- ния, об/мин	Энергоемкость, л. с.	Число и тип движителей			W S 0 О W 5 c=t S	Пропульсивный к. п. д.	Скорость судна с полным гру- зом, уз.	Автономность плавания, сутки	Число мест для экип 1жа
						° *" О СЭ и л														
—	1000	80,9	11,28	2,4	7,2		1636	636	8NVD-36A	2X400	350	983	Два	отк	рытых винта	1,55	—	9,72	15	15
—	2000	93,9	13,2	2,8	8,3		2740	668	6NVD-48	2x500	350	1160	Два	винта в насадках		1,59	0,516	10,36	12	28
—	5000	138,3	16,8	3,5	8,5		6666	1525	64PH 36/45	2X900	375	2140		То же		1,8	0,615	10,8	15	20
		2150	108,4	15,0	2,5	.			3230	—	6NVD-48AH	2X660			1480	Два	ВИИ'	а в насадках	1,55	0,56	10,25			11
3,5	2700	114	13,0	3,35	9,75		3920	1050	64 Р 36/45	2x600	300	1300	»	»	> »	1,7	0,653	10,05	12	17
3,5	2700	114	13,23	3,44	10,0		4062	1210	64276Р	2X700	600	1670	»	»	» »	1,65	0,69	10,8	15	20
2,5	5000	132,6	16,75	3,58	11,8		6400	1400	8NVD-48A	2X1000	375	2462	»	X	» »			0,585	10,5	12	18
3,5	5000	132,6	16,9	3,51	14,0		6300	1420	8NVD-48A	2x1000	375	2470	»			1,7	0,506	10,8	7	22
Без ограничения в закрытых морях	1700	88,0	12,32	3,3	10,0		2695	885	DP 30/50	2x700	300	1500	Два	отк	эытых винта	1,9	—	11,34	14	20
6,0	2000	95,87	13,3	3,3	9,8		3079	1099	6NVD-48AI4	2X660	300	1480	Два	винт	а в насадках	1,6	0,542	10,5	15	21
6,0	2700	114	13,24	3,3	11,9		3860	1263	6NVD-48AH	2x660	300	1560		»	» »	1,6	0,632	10,6	10	18
6,0	2700	119	13,5	3,5	9,5		4305	1468	6NVD-48AH	2X660	330	1810			» »	1,6	0,611	10,97	10	20
Без ограничения	2500*	120	15,0	3,2*			4117 *	1598	817 Р 30/50	2X800	300	1990	Два открытых винта			2,1		11,5 *	8	27
							5325													
в закрытых морях	3700			4,0														11,2		
То же	4000	125	15,0	4,5	'—		6162	2005	8DP 30/50	2х 1000	340	2408	»		» >	2,06	—	11,7	10	35
» »	1100	74,5	11,3	4,0	—		2178	924	8LD 315RE	1000	158	—	Открытый винт			2,8	—	9,2	13	25
	2600*	123,5	16,0	3,2 *	13,3		4700	2102	8DP 30/50	2X800	300	2160	Два			2,1		11,8	10	37
				4,0			6102										 			
	4000																	10,5		
	2600*	123,5	16,0	3,2*	15,3		4660*	2060	8DP 30/50	2X800	300	9060				2,1		11,8*	10	44
				4,0																
	4000						6087											10,5		
	920	70,7	10,4	3,7			1650	730	8DP 30/50 1	1250								13,2		
зн
на
в
р?
3;
тр
HI
Ш;
ги
НС
Нс
П)
НС
хг
нс
тс
вс
ВС
(С
п;
сс
к!
О
с
н;
нс
сс
0(
р*
тс
HI
IP
/ii
т.
в
П]
Л(
(I
Н1
29
= 5,0 м и суточный прогноз благоприятен (йпр 3% ^/13%), то из-за
ошибки в прогнозе судно может через 9,8 ч встретить волнение
Лфз«й высотой не более 7,0 м (максимальная ошибка 40% от ис-
ходного волнения) при условии, что длина разгона ветра доста-
точна (х>50 миль). При меньшем разгоне максимальная возмож-
ная высота волны /1фз-. будет соответственно меньше: при х =
= 250 милям значение Лфз% = 6 м будет достигнуто через 4,2 ч,
а при х=175 милям оно останется постоянным. При исходном зна-
чении /13% =3,0 м волнение увеличится до 3,0: 0,4 = 2 м. Это мо-
жет произойти через 7,7 ч
при разгоне волнения
х = 225 милям и через 6 ч
при х = 200 милям.
Анализ ряда прибреж-
ных морских районов по-
казал, что наибольшие
расстояния между бли-
жайшими портами-убе-
жищами не превышают
100 миль. Используя но-
мограмму и предполагая,
что скорость судна сме-
шанного плавания в море
будет составлять около
10 узлов, устанавливаем,
что можно обеспечить без-
Д Ь,ч
Рис. 19.7. Номограмма для определения вре-
опасный переход между .	мени наРастания волнения,
портами-убежищами в
100 миль (удаление от порта-убежища 50 миль). Таким образом,
при классификации судов смешанного плавания можно рекомен-
довать ограничения по волнению в 5 и 6 баллов и удаление от
порта-убежища на 50 миль.
§ 76.	Нормирование прочности
и мореходных качеств судна
Отсутствие достаточного опыта проектирования и эксплуа-
тации судов смешанного плавания потребовало всесторонних экс-
периментальных исследований мореходных качеств как судов внут-
реннего, так и первых судов смешанного плавания на волнении
различной интенсивности.
На основании статистического и спектрального анализа записей
изменения напряжений в корпусах серийных судов внутреннего
плавания, находящихся в условиях морского волнения, были оп-
ределены зависимости верхних значений составляющих изгибаю-
щих моментов от интенсивности волнения, что позволило в первом
приближении установить предельные значения интенсивности вол-
нения.
Исследование напряженного состояния связей, обеспечивающих
местную прочность, показало, что для них предельные нагрузки
291
существенно выше предельных нагрузок, характеризующих общую
прочность корпуса. Сопоставительные расчеты усталостной долго-
вечности, выполненные с учетом влияния низкочастотной волновой
и высокочастотной ударной составляющих напряженного состояния
корпуса, свидетельствуют, что по этому критерию суда внутреннего
плавания стоят на уровне морских судов, находящихся в типичных
условиях плавания.
Соотношения главных размерений судов внутреннего плавания
имеют ряд особенностей, в частности, большие значения отноше-
ния ширины к осадке, что требует повышенного внимания при
решении вопросов остойчивости и качки. Статистическая обработка
данных испытаний показала, что периоды бортовой и килевой
качки этих судов практически постоянны в широком диапазоне
кажущихся периодов волнения, а законы распределения их без-
размерных величин, так же как и безразмерных высот волны, мо-
гут быть с достаточной точностью описаны зависимостями
Таблица /9.2
F^-^exp Г—0,655
\ т / L \ т /
F[~} = exp Г—0,788
\ h )	[	\ h /
(19.4)
(19.5)
в функции от среднего распределения величин т и h.
Анализ остойчивости судов внутреннего плавания на морском
волнении умеренной интенсивности позволил установить, что коэф-
фициенты запаса остойчивости судов с полным грузом колеблются
от 6 до 13 и от 18 до 46 для судов в балласте, т. е. суда имеют
стремительную качку (с минимальными периодами около 5 с) при
избыточной остойчивости.
Результаты испытаний в море судов смешанного плавания при-
ведены в табл. 19.2. Объектами анализа служили в первую очередь
интенсивность и периоды качки, характеризующие условия обитае-
мости; ходкость, заливаемость, а также уровень и частотный сос-
тав напряжений в связях корпусов, определяющие их прочность.
Характерная особенность рассматриваемых судов — относи-
тельно небольшой период качки (5—6 с) и близкие значения пе-
риодов свободных колебаний бортовой и килевой качки. Частоты,
соответствующие этим периодам, лежат в области, соответствую-
щей максимуму спектра волнения, при котором обычно эксплуати-
руются суда смешанного плавания. Поэтому при определенных
сочетаниях скорости, курсового угла, нагрузки судна и частотного
состава волнения возможно возникновение качки, близкой к резо-
нансной, что подтверждается инструментальными измерениями
и практическими наблюдениями. Отличительной особенностью су-
дов смешанного плавания является ярко выраженное влияние трех-
мерности волнения на поведение судна: характеристики качки
(в отсутствие резонансных условий) сравнительно слабо зависят
от курсового угла по отношению к основной системе волн.
292
Условия проведения и результаты испытаний в море судов смешанного плавания
oS”	180		S	1	1	1	1	1						
оцесса 1згиба вых уг	о ст»		СО СО		00 со	оо 00	|	1	1
О' О н = 3	о		сч со			о5	S	сч ю	S
Станда] вертикал различных	о СО		ю		05	109	1	1	1
	о		о		00 ю	102	1	сч	
		О	7,4		1 2,6	1 5,6	сч	3,26	3,06
качки град	я га и о	О	5,0		I 3,0	1	1 1,81	2,86	3,20
я - я £ g	Бор!	о	2,4		СО	5,3		1	1
Я >» О) Н Я 0 га о		о	1	1	1	1	1						
ЛУ га Л X >» и* Я X		о	0,9		СО	G4 сч	1	1	1
я 3 о и <и Я Р* Е я s f- ч	к га 0	о <£>	СО		Ю	1	1	1	1
3 w н о. га ь 0 О я	<D ч я &	О	0,9		сч	СО	1 0,56	0,67	I 69*0
		о	0,8		_7	1Л	0,46	0,48	0,57
<у Я Я я Я - - (J h "	tfoHdsu #HHtf9d3		4,8		5,3	е‘9	1 4,5	ю	5,2 ।
р> Я Я Я CXU <и я и н ч Я Я о	хвшу NHiroa В10ЭНЯ		4,2		4,2	СО тО	1 3,4 i	5,0	3,8
га о. н я О х	%£i/i4Hiroa вюэня		СО		3,0	3,8	2,1	3,5	3,0
иннвичиэи		0139W	Баренцево,	море	Охотское море	То же	Баренцево море	То же	А
HHEXdJBE	9ИИЕО1ЭОЭ		В балласте		С полным грузом	В балласте	С полным грузом	То же	В балласте
вийЛэ них			Q	тай- ский»	То же	А А	«Сормов- ский»	То же	А
293
Напряженное состояние связей корпуса на волнении опреде-
ляется одновременным воздействием нескольких процессов: вер-
тикального и горизонтального изгиба, кручения, местного воздейст-
вия волновой нагрузки и т. п. Основная доля напряженности кор-
пуса в районе миделя создается вертикальным изгибом.
При различных соотношениях среднего периода волнения с его
интенсивностью сохраняется общая тенденция к уменьшению вер-
тикального изгибающего момента при переходе от острых курсо-
вых углов к положению лагом, когда момент минимален (однако
уменьшается момент не более, чем в два раза, что связано с трех-
мерностью волнения). Аналогичную зависимость от курсового угла
имеют процессы волновых давлений и пропорциональных им на-
пряжений в средней части судна.
Особенностью судов смешанного плавания, для которых харак-
терны сравнительно полные обводы носовой оконечности и пони-
женный стандарт прочности, является практически постоянное на-
личие вибрационной составляющей напряжений вертикального из-
гиба, порождаемой ударами корпуса о волны. Уровень ударных
напряжений существенно зависит от интенсивности волнения,
осадки и скорости судна, его курсового угла. Соответствующая
этим напряжениям доля энергии, определяемая по спектру верти-
кального изгиба, составляет 10—15% суммарной энергии. При оп-
ределении предельной прочности представляют интерес возмож-
ные в практике соотношения между мгновенными значениями
ординат волны и ударных составляющих вертикального изгиба.
Абсолютное зарегистрированное минимальное значение вертикаль-
ного изгибающего момента наблюдается, как правило, одновре-
менно с началом действия удара и представляет собой сумму этих
составляющих моментов, где на долю ударного момента прихо-
дится до 30—35%.
Стандарт суммарного процесса может быть выражен через
стандарты отдельных процессов at, о} и коэффициенты корреля-
ции между ними кц:
°сУм = 2 °' + 2	(19-6)
Ч
Уровень напряжений в миделевой части судна, создаваемых
всеми другими процессами, кроме вертикального изгиба, оказы-
вается соизмеримым с уровнем напряжений вертикального изгиба.
Иногда в наиболее напряженных точках корпуса суммарные на-
пряжения примерно вдвое превышают напряжения вертикального
изгиба. Такими напряженными районами являются районы палубы
вблизи люковых вырезов и сопряжения с поперечными люковыми
перемычками. Стандарты напряжений в этих районах при раз-
личных условиях волнения составляют 15—30% стандарта напря-
жений вертикального изгиба, а коэффициенты корреляции этих
процессов с процессом вертикального изгиба меняются от 0,5 Д°
0,3. В качестве примера активного влияния конструкции на на-
пряжения в ней можно привести тот факт, что благодаря умень-
294
щению жесткости межлюковых перемычек на судах типа Сормов-
ский (по сравнению с судами типа Балтийский) суммарные напря-
жения в палубе снизились примерно на 15%, хотя заметного
изменения конструкции корпуса не произошло. Наибольшие зна-
чения размахов напряжений могут превышать щ в 6—7 раз. По-
этому с достаточной степенью обоснованности в качестве оценки
наибольшего размаха суммарных напряжений можно принять зна-
чение размаха 0,1 %-ной обеспеченно-
сти, равное, согласно закону Релея,
А =7 44сг
° max ‘ >^^исум»
(19.7)
где стандарт суммарных напряжении сгСум
вычисляется по формуле (19.6) для на-
иболее напряженной точки корпуса (по
длине и по поперечному сечению). Тогда,
с учетом напряжений на тихой воде
(сгт.в = 420 кгс/см2 для судна в балласте
и примерно сгт.в = 0 для судна с полным
грузом) наибольшие напряжения будут
°maX = от.в + 0,55Ат ,в.	(19.8)
На рис. 19.8 представлены эксперимен-
тальные данные, отражающие зависи-
мость отношения Omax/сГт (Нт = 300 кгс/см2)
от высоты волн Лз%- Здесь же для срав-
нения приведена прямая, соответствую-
щая выражению
сг* = сг %0,55Л
max т.в 1	’
Рис. 19.8. График зависи-
мости запаса прочности от
характеристик волнения по
данным натурных испы-
таний.
О — по формуле (19.8); —по
формуле (19.9).
(19.9)
где Л *тах — абсолютный максимум зарегистрированных при ис-
пытаниях размахов суммарных напряжений в точках расположе-
ния датчиков.
Видно, что вследствие ограниченности выборки, а также не-
соответствия точек расположения датчиков точкам, где реализу-
I ется максимум суммарных напряжений, зависимость (19.9) дает
меньшее значение сгШах/пт, чем зависимость (19.8). Степень такого
различия определяется, кроме того, конструктивными особеннос-
тями судов и характером волнения. Нетрудно установить, что
экспериментальные данные, рассчитанные с помощью (19.8), ле-
жат примерно на одной прямой. При fi3% = 5,6 м отношение сгтахМт
достигает 0,5, что свидетельствует о достаточном запасе проч-
ности судов. Допускаемое нормами прочности морских судов Ре-
гистра СССР отношение СГтах/сГт = 0,6.
Поскольку практика эксплуатации большого количества судов
смешанного плавания была сравнительно недолгой, при разработке
требований к прочности и мореходным качествам этих судов следует
ориентироваться на Правила классификации и постройки морских
судов Регистра СССР с использованием теоретических и экспери-
ментальных исследований по обеспечению надежности безопасного
295
плавания. При нормировании общей прочности судов смешанного
плавания целесообразно исходить из условия их равнопрочности
с морскими судами при плавании на волнении с меньшей высотой
волны 3°/о-ной обеспеченности. При этом имеется в виду равная
долговечность и одинаковая с морскими судами вероятность пре-
вышения фактического суммарного изгибающего момента его рас-
четного значения у судов разной длины и при плавании на волне-
нии различной интенсивности. Толщину обшивки и элементов на-
бора корпуса необходимо назначать с учетом влияния на них
отношений L/Н и TjL.
Ограничения эксплуатации судов смешанного плавания по ин-
тенсивности волнения, времени пребывания судна в море и по се-
зонности плавания вносят дополнительные поправки в определение
стандарта прочности этих судов.
При определении стандарта прочности судов с учетом ограни-
чения их плавания по интенсивности волнения функция обеспечен-
ности изгибающего момента будет иметь вид
F (М) = 2
-^-е 2°м(1\псм, (19.10)
2<4
где hO3% —допустимая для судна относительная высота волны
3%-ной обеспеченности; — относительный стандарт волнового
изгибающего момента на волнении с 1тз%—Ноъ%.
Таблица 19.3
Уменьшение волнового изгибающего момента у судов с ограниченной
по погоде эксплуатацией в море
Район плавания		I		II		Ш	
Характеристики волнения		ft03% — ^03 % —	3 м; 5 м	^03% Л03%	= 3 м; = 5 м	^03 % ft03s	= 3 м; = 5 м
Судно 60 м	ДЛИНОЮ	0,42 *	0,61	0,47	0,74	0,60	0,89
		0,36	0,52	0,38	0,59	0,39	0,58
Судно 150 м	длиною	0,12	0,40	0,23	0,57	0,29	0,73
		0,10	0,32	0,17	0,43	0,16	0,40
* Здесь и далее в числителе указана доля волнового изгибающего момента у судов с
ограниченной по погоде эксплуатацией от изгибающего момента у судов с неограниченной
по погоде эксплуатацией в данном бассейне, а в знаменателе — этот же момент в долях от
изгибающего момента судна неограниченного района плавания.
296
На рис. 19.9 приведены результаты расчетов относительного
волнового момента М при обеспеченности F(M)==10~5 в зависи-
мости от Нз% и степени ограничения волнения ho3%/h3%. С по-
мощью этого графика и табл. 19.3 можно установить, насколько
уменьшается изгибающий момент корпуса судна при плавании
в данном бассейне с ограничением по погоде по сравнению с не-
ограниченным по погоде плаванием. Как видно из таблицы, с ог-
Рис. 19.9. Графики зависимости волнового изгибающего момен-
та F(M) • 10“6 от района плавания судна при ограниченной
балльности волнения.
раничением волнения весьма существенно уменьшаются изгибаю-
щие моменты. Если судно плавает в море только часть года х,
а остальное время находится в портах и реках, т. е. по существу
на тихой воде, то обеспеченность волнового изгибающего момента
будет Ft=x F(М), где F(M) —функция, определяемая выражением
(19.10) в предположении что судно все время находится в море.
В логарифмическом масштабе это соответствует тому, что все гра-
фики на рис. 19.9 будут сдвинуты на величину х в сторону мень-
шей обеспеченности. В результате волновой изгибающий момент
Уменьшится на 5—10% при пребывании судна в море в течение
полугода и на 15—20% при пребывании в море в течение Vs года.
Стандарт прочности соответственно уменьшается на 5 и 10%.
297
Суда смешанного плавания проводят в море значительно мень-
шую часть времени, чем морские суда. Однако это обстоятельство
при назначении стандарта общей прочности можно не учитывать
так как трудно определить точное время пребывания судна в море
(оно зависит от линии), а уменьшение стандарта прочности будет
сравнительно невелико и отказ от его уменьшения лишь увеличит
запас прочности, т. е. позволит увеличить период эксплуатации
судна, если возникнет такая необходимость. Учет сезонности экс-
плуатации мог бы несколько смягчить требования к судам смешан-
ного плавания. Однако и это делать нецелесообразно, так как по-
добная мера отрицательно скажется прежде всего на судах, не
имеющих ограничений по погоде, которые выгодно эксплуатировать
зимой в незамерзающих бассейнах. На эксплуатации судов, имею-
щих ограничения по погоде, учет сезонности практически не ска-
жется: те опасные степени волнения, которые судно могло бы
встретить осенью или зимой, практически уже «срезаны» ограниче-
ниями по погоде.
Существует ряд особенностей судов смешанного плавания,
учесть которые в явном виде при оценке предельной прочности
в настоящее время затруднительно. К их числу относятся необыч-
ные для морских судов соотношения главных размерений, в пер-
вую очередь, малые осадки и высота борта, большая полнота об-
водов (7УЛ~О,ОЗ, 6 = 0,80-4-0,85 и L/H= 18-4-25) 1 и специфический
архитектурно-конструктивный тип корпуса, для которого харак-
терны большое раскрытие палуб, двойные борта, уменьшенное
число поперечных и продольных переборок и т. п. Вследствие
этого картина напряженного состояния корпуса судна смешанного
плавания значительно отличается от аналогичной картины состоя-
ния корпуса морских судов, так как заметную роль в ее формиро-
вании играют наряду с вертикальным изгибающим моментом го-
ризонтальный изгиб и кручение. Вертикальный изгиб имеет слож-
ный частотный состав. Малая относительная осадка и большая
полнота обводов приводят к тому, что суда смешанного плавания
в значительно большей степени оказываются подверженными
ударным нагрузкам при плавании на волнении, чем морские суда.
Наконец, различными будут и амплитудно-частотные характерис-
тики волновых изгибающих моментов. Что касается морских судов,
то в этом отношении проделана большая теоретическая и экспери-
ментальная работа, на основе которой можно сравнительно просто
вычислять амплитудно-частотные характеристики в зависимости от
соотношения главных размерений, скорости и нагрузки судна.
Экстраполяция их на другие соотношения размерений возможна,
но не очень надежна. По судам смешанного плавания имеется
лишь небольшой материал, позволяющий использовать амплитуд-
но-частотные характеристики для сопоставления с характеристи-
ками морских судов. При этом в качестве основных величин для
сопоставления можно принять относительную амплитуду макси-
1 Соответственно для морских судов 7’/£ = 0,05—0,06; 6 = 0,604-0,80;
298
мума амплитудно-частотной характеристики и относительную
длину волны, соответствующую этому максимуму.
Момент сопротивления палубы для верхней кромки палубного
стрингера и борта или (при наличии непрерывных продольных
комингсов грузовых люков) для верхней кромки продольного ко-
мингса в средней части судна должен быть не менее
№ = ^^ + (2 р^г)фб&3рЛ2’3п,	(19.11)
где ki — коэффициент, определяющий уровень суммарных допус-
каемых напряжений, которые для сухогрузных морских судов при-
няты равными 0,64 пт (для танкеров 0,59 пт); k3 — коэффициент,
пропорциональный волновой составляющей изгибающего момента;
ф — коэффициент, учитывающий уменьшение волновой составляю-
щей изгибающего момента при ограничении эксплуатации судна
по высоте волны и длине судна (для судов смешанного плавания
классов М—СП и II—СП 0,2^%^0,65, а для судов ограничен-
ного морского плавания 0,65^ф^0,85); 2—(7/Е)/0,05— множи-
тель, учитывающий воздействие ударных нагрузок при малой осадке;
k2— коэффициент, значение которого не должно быть меньше со-
ответствующего минимального значения, указанного в Правилах
и умноженного на коэффициент [2—(7'/Е)/0,05]ф. Такое представ-
ление коэффициента kz, связанного с изгибающим моментом на
тихой воде, обеспечивает одинаковое относительное превышение
уровня суммарных напряжений для морского судна и судна сме-
шанного плавания. Влияние марки материала корпуса на его мо-
мент сопротивления учитывается коэффициентом ц. При облегче-
нии условий плавания судна рекомендуется более широко приме-
нять стали повышенной прочности. Если для судов смешанного
плавания используются стали с пределом текучести (/7 = 4000 кгс/см2,
то т| = 0,75 для судов класса II—СП и т] = 0,70 — для судов класса
И — СП; при пт = 3000 кгс/см2 т] = 0,85, а при пт = 2400 кгс/см2
т) = 1,0.
В основу нормирования остойчивости Регистром СССР и Реч-
ным Регистром РСФСР заложены опыт эксплуатации и резуль-
таты исследования остойчивости судов с общепринятыми соотноше-
ниями главных размерений и коэффициентами полноты. Однако
значения этих элементов у судов смешанного плавания сущест-
венно отличаются от аналогичных элементов речных и морских
судов, в связи с чем необходима корректировка норм остойчивости,
особенно при определении амплитуд качки. С этой целью в бас-
сейне ЛКИ были проведены модельные испытания по уточнению
зависимостей для определения расчетных амплитуд качки. Эти
зависимости, основанные на экспериментальном установлении ко-
эффициентов присоединенных масс и демпфирования по методу
В. В. Луговского, были использованы при разработке Норм остой-
чивости морских судов Регистра СССР. На рис. 19.10 показаны
зависимость относительных амплитуд бортовой качки 6т/ао от
безразмерной частоты волнения nB = jA6/gH их отклонения, рассчи-
299
тайные по Нормам Речного Регистра РСФСР и Регистра СССР
Анализ экспериментальных данных позволил установить, что раф
четные значения коэффициентов динамичности занижены по срав.
нению с экспериментальными. Чтобы сохранить возможность
оценки остойчивости судов смешанного плавания по Нормам Ре-
гистра СССР, было рекомендовано ввести для этих судов допол-
Рис. 19.10. Кривая относительных
амплитуд бортовой качки судна
с полным грузом проектов 781 и 791.
С — по Правилам Регистра СССР; —•
по Правилам Речного Регистра РСФСР.
не превышали 0,30 g. Иными
условие
нительный критерий остойчивости
учитывающий ускорения при кач-
ке. Большинство морских судов
имеет линейное ускорение при
бортовой качке на волнении с час-
тотой, близкой к резонансной,
около 0,1—0,25 g. Расчетное зна-
чение линейноРо ускорения на
волнении, близком к резонансно-
му и даже отличном от него, для
судов смешанного плавания типа
Инженер Белов составляет 0,35—
0,40 g (без успокоителей качки).
Такая качка весьма отрицательно
влияет на условия обитаемости.
По данным испытаний, на миде-
ле у борта судов типа Балтий-
ский и Сормовский максимальный
размах ускорений не превы-
шает 0,3 g, а в носовой оконеч-
ности— 0,6 g. При таких ускоре-
ниях обитаемость приемлема,
поэтому, выбирая характеристи-
ки судов смешанного плавания,
необходимо добиваться того, что-
бы линейные ускорения при бор-
товой качке на резонансном вол-
нении на уровне главной палубы
словами, должно быть соблюдено
о 30g >> j о
Ярасч
(19.12)
где aDac4 = C’i — 9т0,01; В — ширина судна, h0 — поперечная мета-
hn
центрическая высота, вычисленная без поправки на влияние
свободных поверхностей, 0т — расчетная амплитуда качки, опреде-
ляемая по Нормам остойчивости Регистра СССР; С\— коэффицп'
ент, зависящий от ho/C V-BlzG. При изменении hn/VV-B/zG от
0,2 до 2,2 через интервал в 0,2 коэффициент G (в градусах) имеет
значения: 0,144; 0,230; 0,316; 0,407; 0,496; 0,583; 0,673; 0,760; 0,833;
0,870. Если критерий К*<1, то выход судна смешанного пла-
300
вания в море независимо от его класса может быть разрешен,
но с ограничением по погоде (по высоте волн). Предельно допусти-
мую высоту волны 3%-ной обеспеченности в этом случае необхо-
димо определять на основании следующих данных: h3% =6,0 м при
А* ^1,0; h3°; =5,0 м при А* = 0,83; h3% =4,0 м при А* = 0,67; h3% =
= 3,5 м при /(* = 0,58 и h3% =3,0 м при К* = 0,5.
Согласно Правилам Регистра СССР, требования, касающиеся
обеспечения непотопляемости грузовых транспортных судов дли-
ною 90 м и более с ледовыми подкреплениями категорий УЛА и
УЛ, а также прочих судов длиною 120 м и более, могут предъяв-
ляться самим судовладельцем. Накопленный опыт показывает, что
принятый на судах смешанного плавания принцип расстановки
поперечных переборок отвечает требованиям непотопляемости
судна при затоплении одного отсека. Непотопляемость судов сме-
шанного плавания рекомендуется обеспечивать при затоплении од-
ного из следующих отсеков: машинного отделения, двойного дна,
двойных бортов.
Управляемость судов смешанного плавания в первую очередь
определяется условиями плавания в реке, так как при плавании
судов в море необходимую управляемость можно обеспечить не
за счет изменения формы корпуса, а выбором соответствующего
типа рулевого комплекса.
Безопасность плавания судов смешанного плавания зависит
также от обеспечения их ходкости. Анализ данных о потере ско-
рости на волнении, приведенных в работах [5], и оценка зарубеж-
ного опыта строительства судов прибрежного морского плавания
позволяют рекомендовать минимальную энерговооруженность (для
обеспечения безопасных переходов дальностью в 50 миль и уп-
равляемости при ветре) для судов классов II—СП не менее
0,4 л. с. и для судов класса М—СП — не менее 0,3 л. с. на тонну
водоизмещения.
§ 77.	Выбор архитектурно-конструктивного типа
и главных элементов судна
Основные характеристики отечественных судов, используемых
для бесперевалочных речных и морских перевозок грузов (помимо
данных табл. 19.1) приведены в табл. 19.4 и 19.5. Следует сразу
подчеркнуть, что, несмотря на удачный опыт эксплуатации судов
смешанного плавания, было бы неосторожно безоговорочно при-
нимать все решения по имеющимся судам в качестве типовых и
оптимальных. Наиболее перспективным архитектурно-конструктив-
ным типом судна смешанного плавания грузоподъемностью 1000—
5000 является однопалубное судно с кормовым расположением ма-
шинного отделения и надстроек. Именно такой тип характерен для
большинства современных отечественных судов смешанного пла-
вания. Опыт подтвердил возможность создания открытых судов
смешанного плавания, полностью приспособленных для механизи-
рованной обработки грузов.
301
Основные характеристики вместимости сухогрузных судов и конструктив
Наименование	Номер			
	576	1565	1743	79!
Регистровая вместимость, per. т брутто			3700				
нетто	—	1885	—	—
Удельная регистровая вмести-	—	0,74	—	—
мость, per. т/т				
Вместимость корпуса, м3	4669	10 230	6569	6683
Коэффициент вместимости кор-	1,70	1,54	2,04	1,70
пуса VJV				
Вместимость трюмов, м'1	3152	6320	4270	4510
Удельный погрузочный объем, м!т	1,58	—	—	1.67
Число трюмов,/люков	4 4	22	4 4	4 4
Размеры трюмов, м				
длина	15,6; 16,2X2;	44	18	23; 3 X 19,8
ширина	18 11,5	13,2	12,84	11,5
высота	4,0	5,6	4,2	4.73
Размеры люков, м				
длина		44	15,5	16.4
ширина	8,8	13,2	10,9	9,35
Высота комингса, м			0,98 1	1.0	0,7
Отношение длины люка к длине	0,926; 0,567		0,861	0,83; 0,715
трюма				0,285
Отношение ширины подпалубного	0,323	0,196	0.264	
пространства к ширине трюма				0,238; 0,249;
Коэффициент	неравномерности		0,49; 0 509	—	
распределения кубатуры по трюмам Коэффициент вертикальной про-			0,17	0,157	0,264 0,095
ницаемости				0,85
Отношение кубатуры корпуса	0,832	0,835	•—	
к Междудонвое пространство:			0,88	0,88
высота, м	0,80	0,88		
длина, м	66,0	95,0	72,0	84,0
объем, \i1	635	1132	769	753
Междубортовое пространство:		1,7—2,15	0,98	0,88
ширина, м	—			
длина, м	—	95.0	72,0	84.0
объем, м3	—	1850	726	871
Машинное отделение:				12,65
длина, м	9,0	J4.3	10,8	
объем, м!	561	1296	798	903
Топливные отсеки:			1,8	
длина, м	—	—		—-
объем, м1	: •—•	—	8,8	—'
Кладовые:		6.6	3,6	
длина, м	4.2			—•
объем, м!	165	399	146	—•
Коффердамы (диптанки):				
длина, м	—	0,5	—	—
объем, м1	—	44,2	•—	—
Форпик: дл и и а, м	7,0	8,2	10,5	8,5
объем, м;|	184	244	394	222
коэффициент общей полноты	0,364	0,245	0,362	0,251
отношение длины форпика	0,126	0,06	0,097	0,075
к Лгб				
Ахтерпик: длина, м	6,7	6,8	9,3 192	8,35
объем. м‘	108	232		195
коэффициент полноты	0,192	0,376	0,279	0,326
отношение длины ахтерпика	0,059	0,049	0,086	0,073
к ^гб			6	
Номер кривой на рис. 19.15	10	3		1
* в числителе — река; в знаменателе — море.
** в числителе — вместимость наливных трюмов, в знаменателе—вместимость сухого
302
’	Таблица 19.4
ной приспособленности трюмов к механизированной погрузке н разгрузке
проекта судна
2-95	1810	7813	1557	1553	570	1572
	1020	2040	2240		3398	
__	683	880	1237	—	1735		
—	0,6	1,02	0,829	—	1,36 0,918 *	—
6711	4584	5562	6557	7684	8830	9886
1,65	1.70	1,81	1,70	1,76	2,14 1,71*	1,63
4750	2931	3192	4297	3356 ** 1895	5750	6070
1,76	1.73	1,60	1,57	—	2,3	1,51
11	3 3	3 3	4 4	11	4 4	44
79,6	19,2	21,45; 2 X 18,15	17,6; ЗХ 19,8	70,95	19,8	18
11,24 4,9	10,5 4,2	11,24 4,73	15,7 4,73	4,98	14,3	14,68 5,0
77,3	13,8	16,5	17,3; 3 X 18,15	70,95	13,7	2 х 12; 2 X 13,7
9,52	8,2	9,35	9,35	4.98	8,35	8,35
1.5	0,9	0,7	0,74	0,85	0,6	0,76
0,972	0,725	0,91; 0.77	0,93	1	0,692	0,667; 0,76
0,268	0,328	0,281	0,281	0,617	0,433	0,2
1	0,325; 0,337	0,298 0,376	0.221 0.267	1	—	—
0,178	0,104	0,102	0,116	0,177	0,047	0,077
0,853	0,86	0,845	0,834	0,886	0,809	—
0,88	0,80	0,88	0,88	1,48	1,10	1,1-1,58
79,6	57,6	66,0	75,3	70,95	79,2	57,4
780	497	583	753	521	1132	1288
0,88	0,80	0,88	0,88	4,0				
79,6	57,6	66,0	75,3	70,95			
881	510	663	871	3556	—	—•
14,3	9,5	12,65	12,65	12,10	16,2	16,2
1022	602	903	903	911	1580	1580
2,2	2,4	3,3	—	1,65				
149	146	224	—	128	—	—
	3.0			—	4,4	4.2	4,2
—	96	—	—	224	236	158
					—	2,75	3,6	2 X 3,6
—	—	—	—	213	334	287—309
10,9	11,1	7,6	8,5	7,6	11.3	12,6
ЗбО	405	210	222	208	512	527
0,323	0,364	0,266	0,251 0,375	0,26	0,302	0,276
0,095	0,126	0,079	0,113	0,064	0,094	0,101
6,43	5,25	8,45	8,6	8.15	8,7	9,4
107	64	189	205	203	250	юз
0,233	0,192	0,313	0,333	0,331	0,294	0.П2
0,056	0,060	0,088	0.075	0,069	0,073	0,074
7	5	2	4	8	9	—
трюма.
303
Таблица 19.5
Основные характеристики ^Ввормы и веса судов
Наименование	_ . 	 Номер проек																				
										та судна											
	1000 800	576	1565	1743	791	2—95	558	1577			1810	781	1557	1553	570	1572	Типа Тисса	5666	566		Бремер импорт
Длина расчетная, м Ширина расчетная м Высота борта, м Осадка судна с полным грузом, м Осадка порожнего суд- на, м Отношения главных раз- мерений: LIB BIT BIH T/L L.'H Коэффициенты полноты: общей грузовой ватерлинии мидель-шпангоута Относительная длина Удельное сопротивление Число Фруда Адмиралтейский коэффи- циент С X 10 з Кубический модуль, м-3 Измерители веса, т;мэ: ^мк/^гр p^lLBfi po6'lLBB р мехХе, кгс/л- с' Коэффициент утилизации по грузоподъемности Номер кривой на рис. 19.16	78 11,0 3,7 2,4 1,035 7,09 4,58 2,97 0,0307 21,08 0,8 0,89 0,992 6,65 31,75 0,333 0,105 0,122 47,5 0,611	90 13,0 4,8 2,8 1,5 6,92 4,64 2,7 0,0311 18,75 0,836 0,902 0,998 6,45 0,179 1,43 5615 0,231 0,082 0,104 72,5 0,73 7	135 16,5 5,5 3,5 0,88 8,18 4,71 3,0 0,0259 24,5 0,854 0,935 0,996 7,2 2,13 0,154 1,64 12 251 0,239 0,098 0,114 57,0 0,75 10	105 14,8 5,0 2,5 0,82 7,09 5,92 2,96 0,0238 21,0 0,827 0,88 0,998 7,13 3,14 0,169 1,26 7770 0,299 0,0827 0,112 54,0 0,67 5	НО 13,0 5,5 0,35 0,99 8,46 3,88 2,36 0,0304 20 0,816 0,887 0,997 7,0 2,79 0,164 1,67 7865 0,299 0,103 0,125 63,5 0,69 4	НО 13,0 5,5 3,44 1,12 8,46 3,79 2,36 0,0312 20 0.825 0,904 0,994 6,91 3,05 0,179 1,67 7865 0,269 0,0925 0,137 48,9 0,67 1	128,6 16,5 5,5 3,58 0,82 7,09 4,61 3,0 0,0278 23,4 0,845 0,902 0,998 6,95 0,163 1,57 11 670 0,172 0,074 0,095 55,4 0,781	128,6 16,5 5,5 3,51 0,86 7,79 4,7 3,0 0,0272 23,4 0,845 0,902 0,998 6,97 0,157 1,52 11 670 0,189 0,078 0,105 73,7 0,76			84,0 12,2 5,2 3,3 1,21 6,88 3,69 2,35 0,0392 16,1 0,797 0,88 0,979 6,06 5329 0,323 0,103 0,147 48,1 0,63	92,0 13,0 5,5 3,3 1,12 7,07 3,94 2,36 0,0358 16,7 0,78 0,865 0,997 6,35 2,76 0,183 1,51 6578 0,37 0,112 0,149 53,8 0,65 8	ПО 13,0 5,5 3,3 8,46 3,94 2,36 0,03 20,0 0,818 0,891 0,997 6,77 0,167 1,64 7865 0.343 0,118 0,146 58,5 0,7 4	115 13,0 5,8 3,5 1,27 8,85 3,71 2,24 0,0304 19,82 0,823 0,893 0,998 7,09 2,45 0,168 1,65 8671 0,377 0,117 0,154 72,7 0,63 6	112 15,0 6,5 3,2 * 4,0 7,47 4,68* 3,75 2,31 0,0285* 0,0357 17,2 0,766 * 0,77 0,851 * 0,863 0,992 * 0,994 6.98/6,43* 10 920 0,443 * 0,299 0,101 0,139 75,1 0,61* 0,659 2 и 3	17 15,0 6,5 4,5 1,63 7,8 3,33 2,31 0,038 18,0 0,765 6,4 , 11 407 0,313 0,112 0,166 54,3 0,65	69,5 11,3 5,3 4,0 1,82 6,15 2,82 2,13 40,0575 13,1 5,35 4162 0,509	115 16, 5,5 3,2/4 7,1 5,0/4 2,91 0.02 0,03 20,91 0,78 0,08 0,9 6,85 6,27 0,1 10 0,45 * 0,292 0,Н5 0,141 72 0,553 * 0,655		0 * 9 0* 78 47 6 Ю 37 6,86 * 6,28 51 20 0,442 * 0,287 о,пз 0,139 .5 0,558* 0,657	64 10,4 5,85 3,7 6,15 2,81 1,78 0,0578 10,9 0,652 5,4 3893 0,43 0,102 0,139 54,0 0,577
* В числителе — река, в знаменателе — море.
304
11 Заказ № 1837
305
Коэффициент вертикальной проницаемости судов внутреннего
плавания равен 0,91—0,99, а у судов смешанного плавания он ра-
вен 0,694—0,893. Размеры подпалубного пространства с расстоя-
нием 1,2—1,5 м между комингсом люка и вторым бортом или рам-
ным набором и поперечными переборками исключают необходи-
мость штивки груза и в то же время позволяют сохранить на
палубе проходы, размеры которых не противоречат требованиям
техники безопасности. В качестве примера можно привести суда
грузоподъемностью 2700 т (проекты 791 и 1557) и грузоподъем-
ностью 5000 т (проект 507 с модификацией на класс М).
Дальнейшее совершенствование архитектурно-конструктивного
типа судов смешанного плавания связано с созданием новых видов
герметичного люкового закрытия, которые позволяют добиться
одновременного 100%-ного раскрытия трюмов при коэффициенте
вертикальной проницаемости, близком к единице.
Основным конструктивным типом построенных судов смешан-
ного плавания является однопалубное судно с двойным дном и
двойными бортами, с поперечными (а на танкерах и с продоль-
ными) переборками, с корпусом, набранным в средней части и
в двойном дне по продольной системе набора, а по наружным бор-
там и в оконечностях — по поперечной системе (по соображениям
технологичности конструкции). При такой конструкции вес кор-
пуса судов смешанного плавания, работающих только в летний пе-
риод, примерно равен весу судов внутреннего плавания. У судов
с увеличенным периодом эксплуатации он составляет 0,094—
0,105 т/м3. Вес порожнего сухогрузного судна на 1 т грузоподъем-
ности изменяется от 0,38 у судов класса М до 0,44—0,47 у судов
смешанного плавания, а у танкеров соответственно от 0,27 до 0,30.
Возможно, что при проектировании судов малой грузоподъем-
ности (около 1000 т), предназначенных для экспортно-импортных
перевозок мелкопартионных грузов с переходами по рекам Запад-
ной Европы, целесообразно отступить от указанного типа. Большин-
ство малых зарубежных портов могут пропускать суда длиною не
более 100 м (на Сайменском канале — не более 75,0 м), шириною
11,5м (р. Сена и Сайменский канал) и высотою надводного габа-
рита не более 6,3—6,5 м (из-за подмостовых габаритов). Послед-
нее обстоятельство требует устройства рулевой рубки и ряда слу-
жебно-бытовых и жилых помещений в носовой части судна, а это
возможно лишь на малых судах, форма корпуса которых при
осадке 3,5—3,3 м может быть принята близкой к морской и, следо-
вательно, позволяет получить приемлемые вертикальные ускорения
в носовой части судна при качке. Выделение под служебные и бы-
товые помещения части носового трюма, форма которого сущест-
венно отличается от формы прямоугольного параллелепипеда, поло-
жительно сказывается на времени грузовых работ и степени
полезного использования кубатуры грузовых трюмов. Такая пла-
нировка облегчает также внедрение противошумовых мероприятий.
Суда смешанного плавания вместимостью менее 500 per. т
имеют значительно меньшие валютные затраты на тонну груза
306
в иностранных портах, а также в Кильском и Суэцком каналах,
чем суда большей вместимости. В связи с этим следует считать
целесообразным строительство либо двухпалубных судов шельтер-
дечного типа (с одинарными бортами выше главной палубы), либо
судов с большой высотою комингсов люков. Примером таких су-
дов являются теплоходы ФРГ типа Бремер импорт (рис. 19.11).
В качестве примера поисков нового архитектурно-конструктив-
ного типа судна смешанного плавания для экспортно-импортных
Рис. 19.11. Размещение лючии при открытых трюмах теплохода типа
Бремер импорт.
линий с жестким ограничением надводных габаритов можно при-
вести проработки ЛИВТ вариантов судов с различным размеще-
нием рубок, надстроек и грузовых средств (рис. 19.12; 19.13) и
с проходами из носовой части в кормовую, устроенными внутри
второго борта.
Эффективность судов существенно повышается по мере их спе-
циализации, что также требует разработки новых архитектурно-
конструктивных типов судов. Примером нового типа контейнеро-
воза смешанного плавания является вариант, разработанный
ЛИВТ (рис. 19.14). Основные характеристики судов новых типов
по проработкам ЛИВТ приведены в табл. 19.6.
Обоснование вместимости и выбор размеров судов смешанного
плавания имеют ряд особенностей. Определяя вместимость, необ-
ходимо помнить, что во избежание излишних расходов валюты
регистровая вместимость должна ограничиваться некоторыми
11 *	307
«=(
о
X
о
S
а
пределами, например 499—500,
999—1000, а не 501 или 1001’
после которых затраты валю-
ты на всякие сборы в зару-
бежных водах возрастают бо-
лее чем в два раза.
Основные характеристики
вместимости судов смешанного
плавания приведены в табл.
19.4 и на рис. 19.15. Анализ
этих данных и сравнение с ха-
рактеристиками вместимости
отдельных зарубежных судов
свидетельствуют о наличии ре-
зервов для ограничения брут-
то-регистрового тоннажа при
выбранных типе и размерениях
судов. Эти резервы обуслов-
лены прежде всего установив-
шимся конструктивным типом
судов с увеличенными по срав-
нению с зарубежными судами
размерами машинного отде-
ления.
Выбор главных размерений
определяется условиями пла-
вания и в реке, и в море. Так,
осадка судов смешанного пла-
вания, как правило, задана,
длина и ширина ограничены
условиями внутреннего вод-
ного пути, а выбор L/В и В/Т
определяется требованиями
обеспечения заданных ходко-
сти, остойчивости и качки при
плавании в морских условиях.
Основные характеристики фор-
мы корпуса и веса судов сме-
шанного плавания приведены
в табл. 19.5 и на рис. 19.16.
Для судов грузоподъемностью
около 1000 т при осадке в мо-
ре 7'=3,44-3,7 м отношения
L/В, В/Т, коэффициент общей
полноты корпуса б, а также
форму корпуса можно и целе-
сообразно принимать такими
же, как у морских судов.
С ростом грузоподъемности
308
Рис. 19.13. Варианты грузового теплохода грузоподъемностью 1000 т:
кормовым размещением надстроек; б— с размещением рулевой рубки в носовой части судна.
‘309
Рис. 19.14. Контейнеровоз смешанного плавания с горизонтальной погрузкой.
Таблица 19.6
Основные характеристики вариантов перспективных судов смешанного плавания
	Варианты судов				Варианты судов		
Характеристики	для европейских бассейнов	ДЛЯ Дальнего Востока	контей- неровоз	Характеристики	для европейских бассейнов	ДЛЯ Дальнего Востока	контей- неровоз
Длина расчетная, м Ширина, м Высота борта, м Осадка с полным грузом, м Надводный габарит, м Водоизмещение, т Грузоподъемность, т	80,3—91,4 11,5 6,2 2,8 6,5 1890—2180 1000	102,2 15,0 6,5 4,0 5030 3000—4000	136,6 16,5 7,5—6,5 4,0 8,5—10,5 7000 5000	1	Удельная грузовмести- мость, м3,'т Мощность главных дви- гателей, л. с. Скорость, уз Дальность плавания, ми- ли	2,65—2,93 (2X600)—(2X900) 11,2—11,3 5000	2,0—2,2 2X1200 12,0 5000	2,4—2,1 2X1600 11,5 5000
20	19	18 П 16	15 1b 13	1	6	5	4 J 2	1 О
Рис. 19.16. Строевые по
шпангоутам судов сме-
шанного плавания.
Рис. 19.15. Эпюры емкости корпуса (брутто) судов смешанного плавания.

отношение В/Т судов смешанного плавания увеличивается.
При больших значениях В/Т, которые вообще характерны для
судов смешанного плавания, необходимо несколько уменьшать
коэффициент общей полноты, что не только улучшит ходкость, но
и смягчит качку. Как показала статистическая обработка данных
по отечественным судам смешанного плавания, при использовании
формулы Мумфорда В!Т = а/Ъ для судов смешанного плавания зна-
чение а следует принимать равным 3,07—3,93 (вместо а=1,7 для
морских судов). Соответственно для малотоннажных отечествен-
ных и зарубежных (прибрежного плавания) судов й = 2,2-н2,6 и
а = 2,5ч-3,0. Резкое отступление от принятых для судов прибреж-
ного морского плавания значений BIT и коэффициента 6, наблю-
даемое у построенных судов смешанного плавания, ухудшило по-
ведение последних на волнении: период качки составляет 5—5,5 с
при амплитудах 25—27°, наблюдается излишняя заливаемость,
потери скорости при волнении 6—8 баллов достигают 50—70%.
Поэтому для судна, плавающего в море без ограничения по вол-
нению, отношение BIT не должно быть больше 3,6, а коэффициент
общей полноты больше 0,78. Коэффициент 6 для судов смешанного
плавания можно определять по формуле Александера 6 = k—1,68 Fr,
где k — коэффициент, который для построенных отечественных су-
хогрузных судов смешанного плавания длиною 90 м и более ко-
леблется в пределах от 1,057 до 1,12. Такие же значения k реко-
мендуется [5] принимать для судов прибрежного плавания длиной
до 80 м. С увеличением длины судна значения k предполагается
уменьшать [5].
Отношение L/В у судов смешанного плавания изменяется в пре-
делах от 6,5 до 8,5, причем обычно оно увеличивается с ростом
грузоподъемности и уменьшением осадки. Определяющим элемен-
том при выборе L/В является ширина судна, которую следует
устанавливать в первую очередь по соображениям умерения качки,
т. е. из отношения В/Т, считая Т заданной. Относительную длину
судна I можно определять с помощью зависимости I = ах и,
где v — скорость судна, а коэффициент at определяется по прото-
типу.
Особое внимание необходимо уделять выбору отношения T/L,
во многом определяющего прочность и управляемость судна. Это
отношение у судов внутреннего плавания, выходящих в море, со-
ставляет около 0,026, а у судов смешанного плавания — 0,033.
У зарубежных судов прибрежного морского плавания оно не ниже
0,041, а у судов ограниченного морского плавания 0,042 и выше.
Выбор отношений L/Н и Н/Т у судов смешанного плавания под-
чинен выбору высоты борта, которую назначают исходя из требо-
ваний обеспечения минимальной высоты надводного борта и задан-
ной вместимости трюмов. Выбор минимальной высоты надводного
борта грузовых судов внутреннего плавания определяется стремле-
нием предохранить судно и грузы от заливания и сохранить до-
статочный запас плавучести. Однако запас плавучести грузовых
312
£
судов внутреннего плавания не обеспечивает аварийную непотоп-
ляемость судна, чем и объясняется тот факт, что на судах класса О
длиною свыше 70 м и класса М длиною свыше 80 м надводный
борт примерно одинаков, в то время как на морских судах с уве-
личением длины судна высота борта увеличивается.
При проектировании сухогрузных судов по соображениям, свя-
занным с обеспечением требуемой удельной грузовместимости, вы-
соту надводного борта часто принимают избыточной. Практикой
речного судостроения доказано, что некоторое увеличение высоты
борта не приводит к сколько-нибудь заметному ухудшению эксплу-
атационно-технических и эксплуатационно-экономических показа-
телей, поэтому на суда смешанного плавания целесообразно рас-
пространить требования Регистра СССР к судам ограниченного
района плавания. Это особенно необходимо для судов, эксплуати-
руемых круглый год.
§ 78. Анализ требований к судовым устройствам,
оборудованию и снабжению
К судам смешанного плавания предъявляются более жесткие
требования, чем к судам внутреннего плавания в отношении снаб-
жения спасательными средствами, якорными устройствами и т. п.
Сравнение требований Регистра СССР и Речного Регистра РСФСР
показывает, что вес якорей судов класса М Речного Регистра
РСФСР практически равен весу якорей морских судов ограничен-
ного района плавания, а вес якорей морских судов неограничен-
ного района плавания с двумя становыми якорями на 7—10,
а с тремя якорями на 60—70% больше веса якорей судов внутрен-
него плавания класса М. Вес стоп-анкеров различается примерно
на 12—15%.
Длина якорных цепей судов класса М и морских судов ограни-
ченного района плавания при якорной характеристике менее 1000
практически одинакова, а при характеристике 1000—3000 длина
цепей морских судов увеличивается до 50%. Калибр якорной цепи
судов внутреннего плавания классов М и О значительно выше ка-
либра якорной цепи морских судов (до 25%). Скорость выбирания
якорей такая же, как и на морских судах.
Требования Регистра СССР и Речного Регистра РСФСР (для
судов класса М) по количеству спасательных приборов одинаковы.
Имеется лишь некоторое различие в размерах шлюпок, что тре-
бует увеличения площади для размещения шлюпочного устройства
на судах смешанного плавания (по сравнению с судном класса М).
Кроме того, морские суда валовой вместимостью 1000 per. т и бо-
лее должны иметь моторную спасательную шлюпку. Речным Ре-
гистром РСФСР такое требование не предъявляется, однако фак-
тически на новых озерных судах оно выполняется. Имеется неко-
торое различие в снабжении спасательных шлюпок, но оно не
может существенно отразиться на стоимости судна и компоновке
его общего расположения.
313
Правилами Регистра СССР нормы снабжения судов средствами
-судовождения и радиосвязи дифференцируются в зависимости от
удаления от портов-убежищ, что позволяет удовлетворить эти тре-
бования Регистра СССР на судах смешанного плавания в полной
мере.
Требования Правил Регистра СССР и Речного Регистра
РСФСР к механическим установкам идентичны за исключением
требования повысить мощность на заднем ходу с 65 до 70% мощ-
ности переднего хода у судов внутреннего плавания с реверсре-
дукторами, а также судов, выходящих в прибрежные морские
районы.
Диаметр валопроводов судов класса М—СП должен быть на
2—3% больше, чем у судов класса М, а у остальных судов смешан-
ного плавания должен отвечать требованиям Регистра СССР.
При выборе электрооборудования для судов смешанного пла-
вания следует учитывать меньшее время пребывания их в море по
сравнению с морскими судами.
Сравнительный анализ весовых и стоимостных показателей су-
дов смешанного плавания, судов классов О и М и морских судов
ограниченного района плавания (I и II) позволяет отметить, что
при переходе от класса О к классу М вес и стоимость судов по-
вышаются на 10—20%, а при переходе от класса М к судам сме-
шанного плавания класса М—СП — на 9—14%. Последующее
увеличение веса и стоимости судов при переходе от класса II—СП
к более высоким классам составляет 5—7%, причем нижний пре-
дел относится к судам большой грузоподъемности (5000 т), а верх-
ний— к судам малой грузоподъемности (1000 т) (рис. 19.17; 19.18;
19.19). Конечно, приведенные характеристики будут меняться по
мере совершенствования судовых устройств.
314
Построенные суда смешанного плавания в основном удовлет-
воряют всем изложенным требованиям, однако анализируя опыт
их эксплуатации, следует указать и на необходимость совершен-
ствования ряда устройств, в частности, рулевых устройств судов
проектов 781, 791 и 1557, что повысило бы их надежность, улуч-
шило поворотливость при ходе по инерции и устойчивость движе-
ния на волнении. На ряде судов Северо-Западного речного паро-
ходства по предложению ЛИВТ были установлены развитые ста-
билизаторы поворотных насадок (рис. 19.20) и подкильные ста-
билизаторы на корпусе (рис. 19.21). Испытания такого комплекса
на теплоходе Балтийский-7 (два стабилизатора насадок площадью
1,94 м2 и один стабилизатор на корпусе площадью около 1,55 м2)
315
показали, что диаметр установившейся циркуляции уменьшился
в 1,5 раза, в три раза уменьшился угол обратной управляемости и
почти в пять раз — установившаяся угловая скорость вращения
судна с непереложенным рулем. Двигаясь по инерции по задан-
Рпс. 19.20. Поворотная насадка с развитыми ста-
билизаторами.
ному курсу, судно управлялось практически до полного прекраще-
ния движения. Более того, судно оказалось способным выходить
по инерции из циркуляции с относительным диаметром порядка
Рис. 19.21. Подкильный стабилизатор на корпусе судна.
316
1,5 длины корпуса. Таким образом, улучшилась и устойчивость на
курсе, и поворотливость на всех режимах.
Подобный комплекс, но без подкильного стабилизатора был
установлен на теплоходе Волго-Балт-13. На рис. 19.22 приведены
диаграммы установившихся циркуляций в системе ~	(6р),
Q = Q
где — диаметр установившейся
(6Р) по результатам натурных испытаний,
циркуляции; Q = Rn/L — безраз-
(5р	₽
Рис. 19.22. Диаграмма установившейся
циркуляции судна проекта 791.
Рис. 19.23. Графики изменения отно-
сительного радиуса циркуляции в за-
висимости от угла перекладки руля
на судне проекта 791 с различными
рулевыми комплексами.
/ — малые стабилизаторы насадок; // — то
же и руль в диаметральной плоскости;
/// — развитые стабилизаторы насадок.
мерная угловая скорость; —радиус циркуляции; L — длина
судна, бр — угол перекладки руля. На рис. 19.23 сопоставлены ре-
зультаты натурных испытаний судов проекта 791. Как следует
из этого сопоставления, насадки с развитыми стабилизаторами
существенно улучшают управляемость. Опыт применения этого комп-
лекса в течение ряда лет показал его высокую надежность по срав-
нению с другими типами комплексов. Имеются перспективы улуч-
шения и других видов судовых устройств. В частности, на рыбо-
промысловых судах значительно упрощены спасательные средства
за счет применения самонадувных шлюпок из синтетических тка-
ней. Этот опыт представляет интерес для сухогрузных судов внут-
реннего и смешанного плавания.
317
Глава XX
РЕЙДОВО-МАНЕВРОВЫЕ БУКСИРНЫЕ СУДА
§ 79. Оценка эффективности работы
рейдово-маневровых буксирных судов,
выбор типа и энергетической установки
К числу рейдово-маневровых буксирных судов принято относить
портовые, рейдовые и шлюзовые буксирные суда.
Некоторые аспекты проектирования таких судов имеют свою
специфику, обусловленную особенностями работы рейдово-манев-
рового буксирного судна. В отличие от транспортных буксирных
судов, о которых шла речь в главе XVII, для этих судов харак-
терны значительно меньшая протяженность пробегов, большой
объем работы, связанный с маневрированием и различными ви-
дами толкания и буксировки транспортных средств в портах, на
рейдах, при шлюзовании; большое разнообразие типов и размеров
транспортных судов, обрабатываемых одним рейдово-маневровым
буксирным судном; выполнение таких специфических функций, как
ввод судов в затоны и вывод из них, окалывание льда около от-
стаивающихся судов в затонах и на акватории ремонтных заводов,
выполнение ледокольных работ на переправах, откачка воды из су-
дов, терпящих аварии, и из водотечных барж, дымонагнетание
в. суда наливного флота, доставка команд на суда, отстаиваю-
щиеся в акватории порта и на рейдах, и т. п.
В отличие от других типов судов, предназначенных для пере-
возок грузов и пассажиров или для буксировки (толкания) судов,
перевозящих грузы, работоспособность рейдово-маневрового судна
не может быть оценена с помощью провозной способности. По-
этому для рейдово-маневровых буксирных судов необходимо ввести
особый показатель, аналогичный, например, показателю, с по-
мощью которого оценивается обрабатывающая способность манев-
ровых локомотивов — «обрабатывающая способность рейдово-ма-
неврового буксирного судна». Обрабатывающую способность рей-
дово-маневрового буксирного судна можно представить как число
рабочих циклов-операций, совершаемых судном за единицу вре-
мени:	т
тоб = ^,	(20.1)
'об
и в виде работы (количества т-км), выполненной за тот же период,
отнесенной к времени одного оборота:
т0б = ^-9.	(20.2)
*об
В выражение для то6 целесообразно ввести полезную тягу бук-
сирного судна (вместо грузоподъемности в аналогичном выраже-
нии для провозной способности транспортных судов):
тоб = 4^-.	(20.3)
'об
318
Работа, не связанная с кантовкой и передвижкой судов, расце-
i нивается как разновидность технических стоянок. В этом случае
> обрабатывающую способность можно представить в виде количе-
i ства обработанных судов за рассматриваемый период, выразив
 время технических стоянок через производительность специального
' оборудования буксирного судна.
Если судно работает на нескольких участках, то обрабатываю-
щую способность следует определять для каждого участка от-
дельно (с учетом коэффициента времени работы судна на каждом
участке, т. е. с учетом объема работы на каждом участке по срав-
нению с общим объемом работы) с последующим суммированием.
Коэффициент времени работы судна на разных (наиболее харак-
терных для порта) участках и видах работы устанавливают по
данным эксплуатации.
Анализ судооборота позволяет систематизировать данные, ха-
рактеризующие особенности работы буксира: типы обрабатывае-
мых судов, дальность пробега, характеристики судового хода, ско-
рость течения, количество мостов, шлюзов и т. п. Выбранный на
основании таких данных тип буксирного рейдово-маневрового судна
будет иметь наибольшую обрабатывающую способность при наи-
меньших материальных затратах.
При выборе движительно-рулевого комплекса предпочтение не-
обходимо отдавать таким типам движителей, которые могли бы
обеспечить наилучшие маневренные качества судна. По этим со-
ображениям одновальные гребные установки для рейдово-маневро-
вых буксирных судов (помимо водометных, предназначенных для
работы на мелководье) непригодны.
Энергетическая установка судов, помимо общепринятых требо-
ваний, должна обеспечивать, например, длительную работу на пар-
циальных режимах при малой скорости, выполнение большого
числа маневров в органиченный период времени и т. п. Этим тре-
бованиям наиболее полно удовлетворяют дизель-электрические
гребные установки, однако из-за свойственных им недостатков их
применяют лишь на шлюзовых буксирных судах мощностью не
менее 600 л. с., где они в наибольшей мере отвечают специфике
работы этих судов. На остальных рейдово-маневровых буксир-
ных судах обычно применяются малогабаритные высоко- и средне-
оборотные дизели с реверсредукторными передачами мощности
к гребным винтам. Мощность энергетической установки определя-
ется условиями обеспечения такой тяги на гаке (толкающего уси-
лия), которая необходима для буксировки (толкания) с некоторой
скоростью, позволяющей добиться оптимальной обрабатывающей
способности. Значение этой скорости можно установить с помощью
эксплуатационно-экономического анализа.
Не менее важными для судов данного типа являются инер-
ционные и реверсивные характеристики. Наиболее важная из
них — длина торможения судна с составом, которая должна быть
не более 1,0—1,2 длины состава. Для этого необходимо обеспечить
высокую энерговооруженность по тяге, зависящую от мощности
31»
энергетической установки и удельного съема тяги, хорошую манев-
ренность, большую тягу винтов на заднем ходу. Удельный съем
тяги (отношения тяги на швартовном режиме к мощности энерге-
тической установки) у буксирных судов с винтами в насадках
обычно составляет 18—19 кгс/л. с., а без насадок — около 12—
13 кгс/л. с. У судов с лопастями винтов сегментного профиля отно-
шение тяги на швартовном режиме при работе на задний ход
к тяге переднего хода равно 0,50—0,55, у винтов серии Трооста —
0,65—0,70.
Автономность плавания рейдово-маневровых буксирных судов
обычно не превышает 3—5 суток.
Можно отметить следующие основные направления в строи-
тельстве портовых и рейдовых судов для внутреннего водного
транспорта: строительство однокорпусных судов малых габаритов
с рулевойрубкой и надстройкой в средней части судна; примене-
ние дизелей в качестве главной энергетической установки; исполь-
зование гребных винтов со стационарными насадками и рулями
или с поворотными насадками в качестве движительно-рулевого
комплекса; малое число жилых и служебно-бытовых помещений
(имеется в виду, что команда проживает на берегу).
В последние годы был построен ряд рейдово-маневровых судов,
на которых были использованы устройства, не получившие приме-
нения на транспортных судах. Например, под днищем корпуса
были установлены два крыльчатых движителя, смещенных в нос
от миделя (с ограждающими насадками и без них). Такое судно,
построенное для работ в портах с большими глубинами, получило
название «водный трактор» (см. рис. 20.4). Его основными преиму-
ществами являются повышенная остойчивость (при малом водоиз-
мещении), в том числе и при рывке буксирного троса (буксирный
гак размещается в крайней кормовой части палубы) и хорошая
поворотливость, так как рулями служат движители.
Построено несколько судов с энергетической установкой, со-
стоящей из двух и более главных двигателей малой мощности,
которые работают на один винт при последовательном и параллель-
ном подключении к гребному валу. Это позволяет повысить эффек-
тивность работы судна на парциальных режимах: количество одно-
временно работающих главных двигателей будет определяться
числом и водоизмещением обрабатываемых судов при буксировке
(толкании) или кантовке, сложностью ледовых условий при
околке льда и т. п.
Опыт эксплуатации ряда двухкорпусных рейдово-маневровых
судов подтвердил их перспективность. Благодаря двухкорпусной
конструкции существенно увеличилась остойчивость судна, улуч-
шились поворотливость и тяговые характеристики за счет пропуль-
сивных качеств (при отсутствии значительного ограничения
осадки).
320
§ 80. Выбор главных элементов судна
Мощность главных двигателей при заданной тяге может быть
получена из выражения
где
=	(20.5)
k\, k2 — коэффициенты упора и момента на швартовах; DB — диа-
метр гребного винта, м; п — частота вращения винта, об/мин; —
коэффициент полезного действия передачи; /0— коэффициент за-
сасывания на швартовах.
Для оценки мощности в первом приближении можно восполь-
зоваться формулой (20.4) в упрощенном виде: для открытых
винтов
М -------------2швпОв,	(20.6)
(1-Qtln
для винтов в насадках и водометных движителей
у	, (20.7)
С	I IJ D D Г	к X	/
Чп
где Кс — коэффициент пропорциональности:
д =_______________________________h----•
с 11,95-60*! ’
С — множитель, учитывающий коэффициенты полноценности (Кь)
и засасывания (t-в) насадки, а также ее относительную длину
(ZH = /H/Z>B):
£ ~ 1 KktpK ...
1 "Г ^ОК	.	'
t0K — коэффициент засасывания насадки около корпуса:
ZOK = ^H-Zo-(0,91-4-0,92) tH.
Для буксирных судов, у которых DJT=0,94-1,0, коэффициент
полноценности насадки С = 0,804-0,70; для оптимальных винтов он
равен 0,91—0,92. Коэффициент Кс можно выбирать по прототипу,
так как его значение устойчиво для одинаковых групп судов с од-
ним и тем же типом движителя. При отсутствии близкого прото-
типа можно с достаточной для первого приближения точностью
воспользоваться данными по транспортным буксирным судам
(табл. 20.1).
При заданной мощности расчетную (среднюю эксплуатацион-
ную) скорость рейдово-маневрового буксирного судна ориентиро-
вочно можно определить по эмипирической формуле
v = d + ^-,	,	(20.8)
12 Заказ № 1837
321
(где а и d — эмпирические коэффициенты), полученной на основа-
нии анализа зависимости изменения буксировочного к. п. д., ре-
жима работы судна (от швартовного до свободного хода) в ди-
апазоне мощности от 150 до 600 л. с. при разных типах движите-
лей (водометный, винт фиксированного шага в насадке и без
насадки, винт регулируемого шага). Удалось установить, что бук-
сировочный к. п. д. судна, толкающего одну баржу (типовую для
данного буксирного судна), достигает наибольшего значения при
расчетной скорости, соответствующей значениям коэффициентов
</=11,6 и « = 267. При уменьшении скорости на 25—30% макси-
		Таблица 20.1	мальное значение к. п. д. снижается всего на 3%, а тяга на гаке увеличи- вается на 16—17%. При толкании двух и более барж среднее значение коэффициентов а и d со- ответственно равно 375 и 8,8. По данным анализа результатов испытаний, при переходе от толкания к буксировке составов скорость обычно умень- шается на 10%. Если пол-
Тип движителя	Кс	СКс	
Гребные винты без насадок То же в насад- ках То же в насад- ках (для судов с тоннельными образованиями) Водометные дви- жители	0,170—0,175 0,140—0,144 0,160—0,165	0,130—0,133 0,150—0,155 0,165—0,175	
ностью исключить свободные пробеги рейдово-маневровых буксир-
ных судов, то при определении их средней расчетной скорости сле-
дует принимать </=7,50 и « = 400.
Главные размерения рейдово-маневровых буксирных судов
стремятся выбрать минимальными. Для этого все жилые помеще-
ния размещают в носовой части корпуса в одном блоке, располо-
женном на полубаке или в полуутопленной в корпус надстройке
(рис. 20.1). При разработке схемы общего расположения в пер-
вом приближении можно воспользоваться среднестатистическими
данными о минимально необходимых размерах машинного отделе-
ния (в зависимости от числа и мощности главных двигателей):
Мощность главных двига- телей, л. с.	1X135	1X225	2Х 135	1X300	2X225	2X300
Минимальная длина ма- шинного отделения, м	3,75	4,8	4,5	5,7	7,2	7.9
Минимальная ширина, м	3,0	3,6	3,6	3,8	6,3	6,3
и минимально необходимых размерах судна для размещения в нем
жилого блока. При численности экипажа в 1—2 человека ширина
корпуса В составляет 3,0 м, длина жилого блока / = 2,4 м, высота
борта на миделе Я=1,3 м (в районе полубака — 2,1 м). В таком
корпусе может быть размещена по ширине энергетическая уста-
322
новка с одним главным двигателем мощностью 135 л. с. С увели-
чением численности команды до 4 (6) человек указанные выше
размеры корпуса в той же последовательности будут равны соот-
ветственно В = 3,6 м; Z = 3,8 (5,4) м и Я=1,5 (2,1) м. В этом случае
без дополнительного увеличения ширины корпуса можно разместить
энергетическую установку с двумя главными двигателями мощ-
ностью по 135 л. с. или с одним двигателем мощностью 225 л. с.
Рис. 20.1. Схема расположения жилого блока в носовой части судна
при численности экипажа: а—1—2 человека; б — 3—4 человека; в —
5—6 человек.
1 — жилые помещения; 2 — санитарный блок; 3 — топливный отсек; 4 — машинное
отделение.
Чтобы обеспечить хороший обзор из ходовой рубки, необходимо
или развивать надстройки в высоту (рис. 20.2) или оборудовать
суда подъемными рубками (рис. 20.3).
На портовых буксирных судах типа «водный трактор» (рис. 20.4)
крепление буксирного гака смещено в крайнюю кормовую часть,
поэтому жилой блок можно полностью разместить либо в над-
стройке на палубе, либо частично в надстройке на палубе и в кор-
пусе между форпиком и отсеком для размещения привода крыль-
чатых движителей (если он не совмещен с машинным отделением),
или в корпусе за машинным отделением. Высота борта в основном
определяется условиями размещения жилого блока и машинного
отделения. У мелкосидящих буксирных судов высоту борта реко-
мендуется принимать неодинаковой, т. е. предусматривать кап над
машинным отделением и полубак. Полубак, как правило, включает
форпик, балластный отсек, жилой блок и иногда топливные ци-
стерны, а в ряде случаев, например, на шлюзовом буксире-толкаче
мощностью 600 л. с., и машинное отделение.
Длина форпика в районе, где размещают носовые якорно-швар-
товные устройства, обычно составляет около 10% расчетной длины
судна. Ее можно принять на уровне главной палубы равной не ме-
нее чем половине ширины корпуса на миделе.
В корму от жилого блока размещают: коффердам протяжен-
ностью не менее одной шпации (в основном на буксирных судах
12*	323
Рис. 20.2. Шлюзовой буксир-толкач 950 лет Ярославлю.
Рис. 20.3. Рейдовый буксир-толкач Красноярский пионер.
324
мощностью 450 л. с. и более); машинное отделение, в носовой
части которого располагают топливные цистерны длиной около
40% расчетной длины судна; сухой отсек с кладовыми (шкипер-
ской, малярной, фонарной) протяженностью не менее двух шпаций
Рис. 20.4 Пор-
товый буксир
типа «водный
трактор»
(на судах мощностью свыше 450 л. с. кладовые часто размещают
в надстройке па главной палубе);, ахтерпик, по длине примерно
равный форпику.
Гаки сцепного устройства буксиров-толкачей по соображениям
унификации деталей следует размещать на расстоянии 12 м от
контактной плоскости носовых упоров.
Минимальная осадка судна (если она не оговорена в задании
на проектирование) определяется условиями размещения винта
Гт.н, =Dnan, где ав = —— = 0,90-1-0,75 при изменении диаметра
вшп а в пределах от 0,80 до 2,30 м. Для буксирных судов с тоннель-
ными обводами <хв= 1,104-1,20. Диаметр винта приближенно можно
рассчитать с помощью графика на рис. 20.5, построенного на осно-
вании анализа данных натурных испытаний отечественных буксир-
ных судов. Располагая данными о полезной тяге швартовного
режима и приближенной линейной зависимостью между полезной
тягой и скоростью судна, нетрудно определить необходимую пло-
щадь гидравлического сечения винта, а следовательно, и его диа-
метр. Для этого на графике необходимо провести горизонтальную
линию из точки PdNp до пересечения с кривой %, (сплошная ли-
ния), соответствующей лучшим значениям коэффициента при рас-
325
четной скорости 8—9 км/ч, и снять значения NP/FP (Пунктиром
показаны теоретические значения (ф).
Принцип выбора формы корпуса рейдово-маневровых и транс-
портных буксирных судов в основном одинаков. Однако характе-
ристики формы имеют некоторые отличия, обусловленные, в част-
ности, необходимостью выполнения судном ледокольных работ и
меньшими размерами судов. Основные характеристики формы кор-
Рис. 20.5. Зависимость удельной полезной тяги от удельной мощ-
ности, приходящейся на единицу площади гидравлического сече-
ния винта при различных значениях
пуса рейдово-маневровых и транспортных буксирных судов, ис-
пользуемых на рейдово-маневровых работах или близких по пара-
метрам к рассматриваемому типу судов, приведены в табл. 20.2.
Относительная длина современных рейдово-маневровых буксир-
ных судов изменяется в пределах от 5,0 до 5,5; отношение ширины
судна к осадке от 4,0 до 6,0; коэффициент общей полноты судов
классов М и О от 0,4 до 0,51 и судов класса Р от 0,55 до 0,59
(у водометных судов этот коэффициент значительно выше); коэф-
фициент полноты мидель-шпапгоута равен 0,78—0,985, а коэффи-
циент площади конструктивной ватерлинии — 0,78—0,85.
Для приближенного определения коэффициента общей полноты
можно рекомендовать формулу Эйра
6 = £>—l,68Fr,	(20.9)
где b — коэффициент (6 = 1,044-1,06 при 1,40 м и Fr = 0,254-0,24;
6 = 1,10 при Т = 0,994-1,20 и Fr = 0,284-0,40; 6 = 1,204-1,30 для бук-
сирных судов малых рек при Fr = 0,294-0,40).
Сравнение результатов расчета по приведенной формуле с дан-
ными по построенным судам показало их удовлетворительную схо-
димость.
326
У рейдово-маневровых буксирных судов мощностью 300 л. с. и
более, которые обычно используются для работы в ледовых усло-
виях, коэффициент общей полноты не должен превышать 0,5. Опти-
мальное значение коэффициента общей полноты буксиров с упро-
щенными обводами составляет 0,46—0,50.
Из многочисленных формул для определения скорости свобод-
ного хода буксирных судов за рубежом широко применяется фор-
мула А. Калдвелла
и- 1,55 (L---2_\12 или <р=1,0 — 4,25Fr2.	(20.10)
V "к /
Сравнение результатов расчета по этой формуле с данными по
построенным отечественным рейдово-маневровым буксирным судам
показало, что зависимость (20.10) дает близкие (несколько завы-
шенные) результаты для судов классов Р и О при Fr = 0,254-0,28.
В диапазоне Fr = 0,2854-0,320 пользоваться этой зависимостью
нельзя. При Fr = 0,324-0,34 хорошие результаты для судов классов
Р и О дает зависимость ф = 1,0—3,305 Fr2, а для мелкосидящих бук-
сирных судов класса Л и Р — ср= 1,03—0,937 Fr2 при Fr = 0,294-0,35.
Величину а ориентировочно можно определить по известной
формуле а = а<рг ‘, где а — статистический коэффициент (а=1,024-
4-1,06 для буксирных судов класса Р и а= 1,204-1,40 для судов
класса О).
Длину кормового заострения Lv судов, предназначенных в ос-
новном для транспортировки барж методом толкания, при незна-
чительной длине пробегов следует принимать порядка (1,2—1,5)
Z-н, а для буксировки при значительной длине пробегов— (0,80—
1,0) Длину цилиндрической вставки малых судов и судов, не
имеющих ограничения по осадке, рекомендуется принимать около
(0,10—0,14)2., а при ограничении осадки до 0,7 м и менее — увели-
чивать ее до (0,30—0,40) L.
Подводной части носовой оконечности буксирных судов, как пра-
вило, придают ледокольные образования, для которых характерны
наклонный форштевень и сравнительно острые шпангоуты. На-
клон форштевня к горизонту в районе ватерлинии обычно состав-
ляет 25—35°, в то время как оконечность его подводной части
направлена в точку на основной линии, удаленную на 13—20%
расчетной длины судна, считая от форштевня на уровне конструк-
тивной ватерлинии. Форштевень мелкосидящих судов делают слегка
криволинейным со сравнительно малым углом наклона к основной
линии. Выше ватерлинии наклонная надводная часть форштевня
должна простираться на (0,2—0,4) Т. Надводная часть форштевня
толкачей может быть вертикальной, а буксиров — наклоненной под
углом 18—24° к вертикали. Конструктивную ватерлинию в носовой
части рекомендуется принимать близкой к прямой (допускается
слегка вогнутая форма у мелкосидящих судов и слегка выпуклая
у судов, не имеющих ограничений по осадке). Толкачи могут иметь
несколько более полную конструктивную ватерлинию, чем буксиры.
327
Характеристики рейдово-маневровых буксирных судов
Я ‘Ed •BirAHHtfHaiidan олояоэои ю БНЯЭЮТ^Оф BdOEtfOLI EHHIftf		0,4В 1,15 1,50 1,15 0,38	! 0,60 3.20 1,50 0,60 3.15	4,35 4,35 3,50 2,70 3,65	2,70 3,13 . 3,0
tfedJ ‘БИЯЭППйоф ЕНО1ГЯВН LfOJX		О ©О © О 'Г — О1Л о сч сч сч—« —	36,0 18.0 35,0 35,0	30,0 30.0 22,0 22,0 14,0	। 35.0 35,0 20,0
tfsdj ‘вТпии!/ чюо1ВЯЭ1ги>{		Ш 1Л 1 1 1 сс го	ООО | О 1	0,70 0,70 0,80 0,50 0,50	1 I 1
W *Н1ГЛЯЭ OAHtfBd		о,ю 0,15 1 -	0,60 0,75 0.60 0,30 0,50	0.70 1 0,70 0.80  0,50 । 0,50	111
tfpdj ‘июоязоеп уоич!гвс1±ак -EHtf Я IfЯХ EHOlfMEH 1ГОЛД		28,0 26,0 40,0 35,0	20,0 35,0 22,0 30,0 30,0	28,0 1 28,0 28.0 48 46	40,0 ! 40.0 40.0
I	Главные элементы	|	и ,я7	гГэ 1 09'8 014 09'9 99‘е	4,0 5,40 5,35 7,65 7,10	8,80 8,80 12,90 6,50 11,50	6,0 12,0 12,10
	и ‘н7	3.0 4,0 7,65 7,45 7,63	5,25 7,20 1 5,35 7,20 10,80	8,30 8,30 11,40 11,70 15,90	4,50 3,0 3,10
	к	1	1 3,84 6.40 1 6,25 4,05 1 7,25	8,75 5,40 1 10,40 10,15 9,60	11,90 11,90 12,90 20,30 12,20	СО со ©
	я	1.0 0.998 : 0,996 0.946 । 1 0,890	0,852 0.730 0,824 0,957 0,993	0,848 0,910 0,910 0,983 0,856 0,994 0,995	0.835 0,890 0,860
	X)	0,795 0.755 0,736 0,805 0,736	0.740 0,827 0,805 0,815 0,810	0.782 ! 0.777 । 0.777 1 0,778 . 0,860 ! 0,845 । 0,865	osz'o 098'0 006'0
	9	I	1 I 0,736 0,686 0,683 0.578 0,576	0,515 0,487 0,504 0,620 0,576	, 0,476 0.506 , 0,506 1 0.646 0.511 0.620 0,627	0,525 0.565 0,540
	« ‘1	1 0,25 0,40 0,60 0,72 0,70	1,0 1,50 1.15 1.70 0.90 1.20	1,50 1,50 1,50 1,80 2,10 2,0 2,20	1,50 1,59 2,0
	и ‘%,	0,90 1 1,70 1,74 1,57 1,70	1,85 2,32 2,32 2,30 2,15 2,40	2,90 1 2,78 2,78 3,0 3,50 3,94 4,02	2.20 2.78 2,90
	и 'И	!	1 I 0,90 1,30 1,40 1,30 1.30	1,60 2.0 1,90 2,20 1,80 2,10	2,50 2,50 2,50 3,0 3.0 3,20 3,50	2,20 2,78 2,90
	я ‘Я	3,25 3.70 3,85 3,58 5,20	3.85 4,40 5,60 5,20 6.00 7,50	6,0 6,50 6,50 7.40 7.80 8,20 9.0	3,64 7,0 6,90
	и ‘““7	' 10,50 16,0 18,0 16,0 21,0	18,50 18,0 24,0 19.0 25,0 27,50	о о о о о © о сч m lO © г- о а> г-7 — со СЧ СЧ СЧ 0? СМ СС СО	13,50 21,13 23,0
	n‘»J7	10,65 17,45 19,40 16,70 21,60	18,60 18,90 24,30 25.60 28,05	28,50 1 30.40 30,40 39,80 22.70 I 39.80 40,60 1	14.0 22,0 24.20
ШГЭХИЖЛВУ HHJ		Водометный 1 То же » » Винт в насадке То же	Винт в насадке Открытый впнт Винты в насадках Открытые винты Винты в насадках То же	Винты в насадках То же » » » » » » » » » »	Винты » Крыльчатые движи- тели
•э ’IT ‘Ч1ЭОНЙ1ОДО		1 1 40,60 1 1X150 1X150 1X150 2X150	1X150 1X150 2X150 2X150 2X225 2x180	2X150 2X150 2X300 2X300 2X300 2x400 2X600	2X150 2X270 2X300
			а.	О	g
328
Угол входа носовой ветви КВЛ мелкосидящих буксирных судов
классов Л, Р, и О желательно принимать порядка 22—30° и до 40°
для судов класса М.
Обычно кормовая ветвь КВЛ имеет большую полноту, чем но-
совая. Необходимость получения высокой удельной тяги движите-
лей при сравнительно малой осадке судна предопределяет выбор
тоннельных образований кормовой оконечности. Анализ статисти-
Рис. 20.6. Схема обводов тоннельной кормы и ее геометрические характе-
ристики.
ческих данных по отечественным судам показал, что суда с хоро-
шими тяговыми показателями и удовлетворительными поворотли-
востью и устойчивостью на курсе имеют следующие геометрические
параметры формы тоннельных кормовых образований (рис. 20.6):
с/г = 360-4-0,366; A[L = 0,0854-0,089; bfT=0,064-0,20 t= (1,604-2,0) ft;
(С—Л)IL = 0,2754-0,296;	(14-1,25) a; a= (1,504-1,65) b; 9 =
= (154-20)°.
Для приближенного определения возвышения центра парусно-
сти над плоскостью действующей 'ватерлинии, когда отсутствуют
чертежи общего расположения, можно рекомендовать аналитиче-
ские зависимости, полученные И. В. Лычковской. У построенных
буксиров-толкачей относительное отстояние центра парусности от
контактной плоскости носовых упоров составляет хп/7. = 0,40.
Ордината центра тяжести судна в начальной стадии проектиро-
вания может быть ориентировочно принята в зависимости от вы-
соты борта как ге = цЯ. Можно принять для буксиров с полу-
утопленной надстройкой ц = 0,804-0,83; для буксиров, на которых
жилой блок расположен в носовой части корпуса, а рулевая рубка
приподнята по отношению к укороченной надстройке, где распо-
ложен лишь санитарный блок, ц = 0,904-0,91.
Поперечный метацентрический радиус в первом приближении
можно получить из известного выражения
1	а2 В2
г =	,
k б Т
(20.11)
причем значение k берется таким же, как для обычных буксирных
судов. При изменении осадки судна Т в пределах ±5% расчетной
329
значение г можно определить с помощью статистической зависи-
мости
= ^1,80—0,80^ г.
(20.12)
Ординату центра величины zc рейдово-маневровых буксирных
судов внутреннего плавания можно определить с помощью следую-
щих формул, построенных по типу формулы В. В. Ашика на осно-
вании обработки статистических данных по существующим судам:
при 0,60	0,80, и килеватости днища не более 5°
2	&
— = 0,79 —0,29 4 >	(20.13)
гр	’	' (Л 1	'
при килеватости свыше 5°
_£. = 0,69—0,19 4-	'	(20-14)
Для водометных буксиров при 0,80 Сб/агС0,98
zc = 0,52T.
(20.15)
Если осадка изменяется в пределах у- = 0,504-1,25, то ординату
центра величины можно рассчитать по формуле
= (0,985 —1,0)zc^ 
(20.16)
Чтобы избежать возникновения дифферента на нос при свободном
ходе, центр величины следует располагать в нос от миделя на рас-
стоянии хс— (0,014-0,03) L.
Расчет Ха можно выполнить с помощью укрупненной весовой
нагрузки, приняв для металлического корпуса %ск = xHL. Значение
коэффициента хк принимают по прототипу, а при его отсутствии
ориентируются на следующие значения хк: для буксиров, не имею-
щих полубака, х1; = — (0,024-0,03); для судов с жилым блоком, рас-
положенным в корпусе в районе полубака, хк = 0,024-0,03.
Абсциссу центра тяжести площади ватерлинии можно прибли-
женно определить с помощью зависимости
xF — —kFaL,	(20.17)
где kF = 0,012-40,016 для мелкосидящих судов и kF = 0,0214-0,027
для прочих буксирных судов.
Продольный метацентрический радиус определяют по формуле
= (20J8)
К । О 1
где /21 = 14,14-15,3 при « = 0,744-0,76; k\ = 13,254-13,50 при « = 0,704-
4-0,88 и kx =12,04-13,0 при а = 0,844-0,87.
УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Алферьев М. Я. Теория корабля. М., «Транспорт», 1972.
2.	Андриевский М. И. Открытые суда внутреннего плавания. Л., «Судо-
строение», 1968.
3.	А н ф и м о в В. Н., В а г а н о в Г. И., Павленко В. Г. Судовые тяговые
расчеты. М., «Транспорт», 1970.
4.	А р с е н ь е в С. П. Перспективные типы речных транспортных судов. М.,
«Речной транспорт», 1962.
5.	Б а с и н А. М. и Анфимов В. Н. Гидродинамика судна. Л., «Речной
транспорт», 1961.
6.	Беляк Ю. Л. Освоение прибрежных морских районов судами внутрен-
него плавания. М., «Транспорт», 1967.
7.	Бе льгов а М. А. Изгибающие моменты для судов внутреннего плава-
ния. Л., «Судостроение», 1966.
8.	Б о г д а н о в Б. В. Толкачи и баржи для толкания. М., «Речной транс-
порт», 1959.
9.	Бойцов Г. В. Статистический анализ волновых изгибающих моментов и
напряженности корпусов судов.— Труды НТО судпрома. Л., 1967, вып. 99,
с. 48—58.
10.	Бойцов Г. В , К н о р и н г С. Д. Прочность и работоспособность корпус-
ных конструкций. Л., «Судостроение», 1972.
11.	Бородаи М. К-, Нецветаев Ю. А. Качка судов на морском вол-
нении. Л., «Судостроение», 1970.
12.	Б р о н и и к о в А. В. Особенности проектирования морских транспорт-
ных судов. Л., «Судостроение», 1970.
13.	Б у б и о в И. Г. Избранные труды. Л., Судпромгиз, 1956.
14.	В и ц и н с к и и В. В., Страхов А. П. Основы проектирования судов
внутреннего плавания. Л., «Судостроение», 1970.
15.	Гофман А. Д. Теория и расчет поворотливости судов внутреннего
плавания. Л., «Судостроение», 1971.
16.	Гур ови ч А. Н. Судовые устройства. Справочник для конструк-
торов н проектировщиков. Л„ «Судостроение», 1967.
17.	Д о р м и д о и т о в Н. К. Основы проектирования речных судов. Л.,
«Водный транспорт», 1938.
18.	Д о р м и д о н т о в Н. К. Метод коэффициентов утилизации водоизме-
щения.— Труды ЛИВТ, Л., «Речной транспорт», 1961, вып. 14, с. 3—10.
19.	Дормидоптов Н. К- и др. Конструкция и устройство судов внутрен-
него плавания. Ч. 2-я. Л.. «Речной транспорт», 1962.
20.	Иконников С. А. и У р л а и г Ф. Д. Силовые установки речных су-
дов. М., «Транспорт», 1971.
21.	Ирхин А. М. Методы эксплуатационно-экономических обоснований
типов речных судов, механовооруженности портов и способов организации пере-
возок. М.. «Высшая школа», 1966.
22.	Малый П. А. Пути создания судов смешанного плавания. — В сб.:
«Развитие перевозок на судах смешанного плавания». М.— Л., «Транспорт», 1966,
с. 77—92.
23.	М а л ы й П. А. Расчет весовой нагрузки рейдово-маневровых буксиров
внутреннего плавания в начальных стадиях проектирования. — Труды ЛИВТ,
Л., «Речной транспорт», 1961, вып. 14, с. 23—34.
331
24.	Малый П. А. Выбор расчетной скорости буксира-толкача. — Труды
ЛИВТ, Л., «Речной транспорт», 1963, вып. 50 с. 46—52.
25.	М а л ы й П. А. н Гендель С. Г. Анализ типов силовых установок
перспективных рейдово-маиевровых буксирных судов. — Труды ЛИВТ, Л., «Реч-
ной транспорт», 1962, вып. 29, с. 35—42.
26.	М у ч н и к Л. Н. Исследование основных параметров морских крупно-
тоннажных танкеров. — Труды института комплексных транспортных проблем
при Госплане СССР, М., 1967, вып. 4, с. 44—80.
27.	Н о г п д Л. М. Проектирование морских судов. Л., «Судостроение»
1964.
28.	П а х о м о в Б. А. Выбор удельной грузовместимости судна. — «Речной
транспорт», 1963, № 1, с. 29—30.
29.	П а х о м о в Б. А. Первоначальное определение главных элементов при
разработке проекта сухогрузного теплохода. — Труды ЛИВТ, Л„ «Речной транс-
порт», 1962, вып. 40, с. 48—53.
30.	П а х о м о в Б. А. Оценка вариантов модернизации грузовых теплохо-
дов в начальных стадиях проектирования. — Труды ЛИВТ, Л./ «Речной транс-
порт», 1962, вып. 25, с, 27—35.
31.	Поздюнин В. Л. Теория проектирования судов, Изд. ЛК.И, Л., 1938,
вып. I.
32.	П о з д ю н и н В. Л. Теория проектирования судов. Изд. ЛКИ, Л., 1938,
вып. II.
33.	Временные требования к грузовым судам внутреннего плавания по обес-
печению их ускоренной погрузки и разгрузки. Л., «Транспорт», 1965.
34.	Временные требования к проектированию и приемке противошумового
комплекса на судах внутреннего плавания. М., «Транспорт», 1967.
35.	Временные требования к судам внутреннего плавания по обеспечению
ремонта их индустриальными методами. Л., «Транспорт», 1965.
36.	Надводный борт и грузовая марка. М., «Транспорт», 1965 (Речной Ре-
гистр РСФСР).
37.	Правила плавания по внутренним судоходным путям РСФСР. М„
«Транспорт», 1970.
38.	Правила постройки судов внутреннего плавания. Ч. 2-я. Остойчивость.
М., «Транспорт», 1969 (Речной Регистр РСФСР).
39.	Правила постройки стальных судов внутреннего плавания. Ч. 2-я. Кор-
пус. М., «Транспорт», 1965 (Речной Регистр РСФСР).
40.	Применение современной математики и электронно-вычислительных ма-
шин при проектировании судов.—Материалы по обмену опытом. Л., «Судо-
строение», 1968, вып. 3.
41.	Санитарные правила для речных и озерных судов СССР. М., «Транс-
порт», 1965.
42.	Средства звукоизоляции и звукопоглощения в судовых помещениях. Л..
«Речной транспорт», 1967.
43.	Требования техники безопасности к судам внутреннего плавания. М.,
«Транспорт», 1967.
44.	Н е п s с h k е. Schiffsbautechnisches Handbuch. В. I. Berlin, 1957.
45.	К г a u s е A. Entwerfen, Berechnen und Konstruieren im Schiffbau. Ber-
lin, 1952.
46.	Philip M„ Reneven L. Optimization methods applied to Ship de-
sign.— „Trans Soc. Naval Archit. and Marine Eng.“, New York, vol. 74, № 4,
1966 (1967), pp. 477—505. Discusion 505—571.
47.	Schneckluth H. Die wirtschaftliche Lange von See-Fracht-Schiffen
und ihre Einflussfaktoren.— Bremen Schiffstechnik, H. 23, Sept., 1957.
ОГЛАВЛЕНИЕ
От авторов...............................................................3
Часть первая, предварительное проектирование
Глава I. Обоснование типа судна и разработка задания на проектирование 5
§ 1.	Особенности эксплуатационно-экономического обоснования про-
екта ..............................................................—
§ 2.	Расчет эксплуатационно-экономических показателей............. 8
§ 3.	Эксплуатационно-технические показатели.......................13
§ 4.	Анализ эксплуатационно-технических и экономических показателей 16
§ 5.	Разработка задания на проектирование ....................... 18
§ 6.	Последовательность разработки проекта, его структура. Проект-
ная документация ................................................ 22
Глава II. Общая характеристика методов проектирования судов. Уравнения
веса судна, грузоподъемность и грузовместимость.........................26
§ 7.	Классификация элементов проектируемого	судна................—
§ 8.	Современные методы проектирования............................27
1	§ 9. Измерители веса проектируемого судна.........................31
.	§ 10. Уравнение веса судна и его модификации......................33
§ И.	Решение уравнения веса судна способом коэффициента утилиза-
ции водоизмещения.................................................37
§ 12.	Дифференциальные способы Нормана и Бубнова..................41
§ 13.	Решение уравнения веса судна_ с использованием формулы адми-
ралтейских коэффициентов..........................................43
§ 14.	Грузоподъемность и грузовместимость судов внутреннего пла-
вания ............................................................46
§ 15.	Уравнение	вместимости	судна.................................49
Глава III. Учет требований остойчивости при предварительном проектиро-
вании .	.	 55
§ 16.	Уравнение	начальной	остойчивости и его анализ................—
§ 17.	Использование уравнения начальной остойчивости при предвари-
тельном проектировании .......................................... 58
Глава IV. Учет условий плавания судна и особенностей его эксплуатации
при выборе главных элементов............................................64
§ 18.	Влияние условий плавания на выбор главных размерений судна —
§ 19.	Влияние механизации погрузочно-разгрузочных работ на выбор
архитектурно-конструктивного типа судна ......................... 68
§ 20.	Влияние условий плавания на ходкость, остойчивость и прочность
судна.............................................................69
§ 21.	Учет навигационных и эксплуатационных качеств судна при вы-
боре главных размерений...........................................73
§ 22.	Выбор коэффициентов, характеризующих форму корпуса, с уче-
том требований эксплуатации ..................................... 84
Г л а в а V.	Выбор типов энергетической установки и движительного комплекса 87
§ 23.	Энергетическая установка.....................................—
§ 24.	Движительный комплекс.......................................90
333
Глава VI. Применение ЭВМ для оптимизации основных элементов судна . 92
§ 25.	Постановка задачи.............................................—
§ 26.	Методы оптимизации основных элементов проектируемого судна 94
§ 27.	Разработка математической модели п алгоритма решения задачи 101
Часть вторая, разработка проекта судна
Глава VII. Выбор формы обводов корпуса..................................111
§ 28.	Строевая по шпангоутам........................................—
§ 29.	Рекомендации по выбору формы обводов корпуса................119
Глава VIII. Пропульсивные качества судов и составов.....................125
§ 30.	Особенности обеспечения пропульсивных качеств судов внутрен-
него плавания.................................................... —
§ 31.	Приближенные способы расчета буксировочного сопротивления 128
§ 32.	Типы движительного комплекса судов внутреннего плавания . . 131
§ 33.	Общие рекомендации по выбору типа движительного комплекса 135
§ 34.	Приближенные способы расчета движительного комплекса вин-
товых судов.....................................................137
§ 35.	Сравнительная оценка пропульсивных качеств судов............141
§ 36.	Пути дальнейшего повышения пропульсивных качеств винтовых
водоизмещающих судов............................................147
Глава IX. Общее расположение судна......................................149
§ 37.	Распределение переборок. Расположение машинного отделения,
грузовых трюмов, топливных	и балластных отсеков............—
§ 38.	Основные требования к расположению энергетической установки 153
§ 39.	Нормативные требования, влияющие на компоновку жилых по-
мещений ...........................................:............157
§ 40.	Расположение пищеблоков, мест отдыха и санитарно-бытовых
помещений.......................................................158
§ 41.	Размещение рулевой рубки....................................163
§ 42.	Расположение помещений, нормируемых по допустимым уровням
шума............................................................164
Глава X. Расчет весовой нагрузки и грузовместимости.....................166
§ 43.	Расчет весовой нагрузки.......................................—
§ 44.	Уточнение грузовместимости судна.	Эпюра емкости.............168
Глава XI. Поперечная остойчивость судов.................................172
§ 45.	Анализ характеристик остойчивости	судна...................—
§ 46.	Особенности нормирования остойчивости судов внутреннего
плавания........................................................176
§ 47.	Требования к эксплуатационной остойчивости	судов............178
Глава XII. Удифферентовка проектируемого судна..........................180
§ 48.	Способы удифферентовки судна, применяемые при разработке
эскизного и технического проектов ............................... —
§ 49.	Приближенный расчет динамического дифферента судов на мел-
ководье ........................................................187
Глава XIII. Непотопляемость судов. Надводный	борт....................188
§ 50.	Особенности обеспечения непотопляемости судов внутреннего
плавания ........................................................ —
§ 51.	Проверка непотопляемости	судна..............................190
§ 52.	Выбор высоты надводного	борта..............................193
Глава XIV. Управляемость судов и	составов..........................194
§ 53.	Общие требования к управляемости и рулевому устройству	.	.	—
§ 54.	Классификация средств управления судами и составами	.	.	.	196
§ 55.	Особенности управляемости судов внутреннего плавания	.	.	.	199
§ 56.	Влияние условий эксплуатации на управляемость судов и	соста-
вов 	202
§ 57.	Сравнительная оценка типов ДРК винтовых судов...............205
§ 58.	Выбор основных характеристик рулей и поворотных насадок . . 209
§ 59.	Меры улучшения управляемости судов и составов...............213
Глава XV. Качка судов на волнении.......................................215
§ 60.	Особенности качки судов внутреннего плавания.................—'
334
§ 61.	Характеристики ветрового волнения на внутренних водных путях 216
§ 62.	Особенности расчета бортовой качки судов на нерегулярном
волнении........................................................218
§ 63.	Влияние качки на безопасность плавания и эксплуатационные
качества судов ................................................ 223
§ 64.	Меры улучшения	мореходных качеств судов..................225
Часть третья, особенности проектирования отдельных типов
СУДОВ ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ
Глава XVI. Сухогрузные суда...........................................229
§ 65.	Пути повышения провозной способности судна..................—
§ 66.	Выбор архитектурно-конструктивного типа судна.............234
§ 67.	Особенности выбора главных размерений и элементов судна . . 242
§ 68.	Анализ основных геометрических характеристик корпуса, опреде-
ляющих навигационные качества судна.............................248
§ 69.	Практические указания по разработке и оценке проектных ва-
риантов судна...................................................255
Глава XVII. Транспортные буксиры-толкачи и секционные составы . . . 259
§ 70.	Особенности проектирования	буксиров-толкачей................—
§ 71.	Секционные составы........................................269
Глава XVIII. Пассажирские суда........................................271
§ 72.	Особенности компоновки	общего	расположения..................—
§ 73.	Соотношения главных размерений, коэффициенты полноты, ве-
совые измерители................................................280
Глава	XIX. Суда смешанного	плавания..............................283
§ 74.	Пути создания судов для бесперевалочных речных и морских
перевозок грузов..................................................—
§ 75.	Классификация судов . . .  ..............................:	287
§ 76.	Нормирование прочности и мореходных качеств судна .... 291
§ 77.	Выбор архитектурно-конструктивного типа и главных элементов
судна...........................................................301
§ 78.	Анализ требований к судовым устройствам, оборудованию и
снабжению........................................................313
Глава XX. Рейдово-маневровые буксирные	суда.........................318
§ 79.	Оценка эффективности работы рейдово-маневровых буксирных
судов, выбор типа и энергетической	установки....................—
§ 80.	Выбор главных элементов судна..............................321
Указатель литературы .................................................. 331