<< Предыдущая                    К оглавлению                   Следующая >>

Остойчивость катера, лодки.

        Напомним классическую картину сил, действующих на корпус при его малых наклонениях (рис. 1). При крене под действием кренящего момента M_кр центр величины (точка приложения равнодействующей сил плавучести γV, численно равной массе судна D и направленной вверх) перемещается по траектории С—С'. Масса судна D, приложенная в его центре тяжести G, и сила плавучести γV образуют момент, восстанавливающий судно впрямое положение по прекращении действия M_кр. Точка m — центр кривизны кривой С — С' (метацентр); отрезок mС — радиус кривизны этой кривой — метацентрический радиус r; Gm — возвышение метацентра над центром тяжести — поперечная метацентрическая высота h.
Восстанавливающий момент M_θ может быть определен при малых наклонениях по метацентрической формуле поперечной остойчивости
        M_θ = Dh sin θ = D (r - a) sin θ.
.         Что можно сказать о величине внешних сил, стремящихся накренить лодку или катер? Прежде всего, эти силы велики по сравнению с водоизмещением судна. Например, масса одного человека, вставшего на борт четырехместной мотолодки, составляет около 20% ее водоизмещения, при этом общий центр тяжести перемещается вверх примерно на 0,30 м. Велика в сравнении с размерами судна и волна, причем в мелководных прибрежных районах и на больших внутренних акваториях профиль волны обладает опасной крутизной склона и ломающимся гребнем. Малым судам приходится противостоять и таким опасным для поперечной остойчивости нагрузкам, как рывки буксирного троса при буксировке катера другим судном, динамическому действию упора гребного винта подвесного мотора при резкой перекладке руля, подъему в лодку через борт человека, шквалу при плавании под парусом и т. п. Эти факторы заставляют предъявлять весьма жесткие требования к остойчивости судов.
        Минимальным значением поперечной метацентрической высоты, обеспечивающей безопасное плавание лодки или катера даже на внутренней закрытой акватории, считается h = 0,25 м. Однако и эта цифра становится критической, когда речь идет о совсем легких гребных лодках. Ведь всегда возможен случай когда, один или два пассажира встанут во весь рост и центр тяжести лодки повысится на 0,2—0,3 м. Для судов же, выходящих на открытую воду, рекомендуется обеспечить метацентрическую высоту не ниже 0,5 м, а при оговариваемой проектом мореходности катера в 3 балла — не менее h = 0,70 м. Получить эти цифры при современной облегченной конструкции корпусов далеко не просто. Рассмотрим конструктивные способы обеспечения остойчивости судна.
        Возможно более низкое расположение центратяжести. Основная статья весовой нагрузки небольшой моторной или гребной лодки — масса экипажа. Обычно она в два-три раза превышает массу корпуса лодки, поэтому снизить центр тяжести можно прежде всего, опустив пайолы и сиденья. Нормы, применяющиеся для конструирования обычных кресел и стульев, здесь неприемлемы. Считается вполне достаточной высота гребной банки 150 мм, а сиденья на глиссирующей мотолодке — 250 мм от пайола. На одно-двухместных гребных и разборных лодках, например байдарках, сиденье имеет высоту не более 70 мм над днищем лодки. На тузиках облегченной конструкции пайолы можно заменить деревянными планками, наклеенными на днище.
        Большие запасы горючего (40—150 л) желательно сконцентрировать под пайолами, лучше всего в виде цистерны с поперечным сечением, соответствующим килеватости днища.
        При разработке проекта каютного катера или установке на открытой лодке рубки необходимо по возможности облегчить конструкцию надстройки и уменьшить ее высоту, снизить уровень платформы кокпита и поста рулевого. Стационарный двигатель на катере также должен быть размещен как можно ниже.
        Увеличение момента инерции ватерлинии. Приближенно величину метацентрического радиуса можно определить по формуле
        r=LB³α²/12V,
где L — длина лодки по ватерлинии, м; В — ширина по ватерлинии, м; α — коэффициент полноты площади ватерлинии; V — объемное водоизмещение, м³.
        Таким образом, наиболее существенно на величину r влияет ширина корпуса по ватерлинии, уменьшать которую не рекомендуется. С учетом приемлемой величины сопротивления воды в качестве ориентировочных цифр могут быть названы следующие средние соотношения длины корпуса L к его ширине В: туристские байдарки и каноэ— 5,5—8,5; гребные и моторные тузики длиной до 2,5—1,8—2,0; гребные трех-четырехместные лодки (фофаны, плоскодонные челноки и т. п.)— 3,5; малые мотолодки длиной до 3 м — 2,4; большие мотолодки длиной 4—5,5 м — 3—3,4; катера открытого типа глиссирующие — 3,2—3,5; катера водоизмещающие длиной 6—8 м — 3,5—4,5.
        Коэффициент полноты ватерлинии α также имеет большое значение, особенно для тихоходных гребных судов и водоизмещающих катеров. Нередко в стремлении снизить волновое сопротивление ватерлинии на таких судах чрезмерно заостряют в оконечностях, что, несмотря на достаточную общую ширину корпуса, не может обеспечить требуемой начальной остойчивости. Коэффициент α на малых тузиках должен иметь наибольшее значение — 0,75—0,85. Слишком острые обводы в носу и корме на таких лодках и не нужны; при небольшой осадке корпуса он обтекается скорее по батоксам, чем по ватерлиниям, гораздо важнее для легкости хода имеет подъем днища к ватерлинии у транца. Для туристских байдарок критическими величинами могут быть α = 0,70, для больших гребных лодок и водоизмещающих катеров α = 0,65—0,72. В случае если судно рассчитывают на перевозку большого количества людей (спасательные и перевозные лодки и катера), коэффициент α должен быть равен 0,75-0,78.
        Применение специальной формы корпуса или конструктивных элементов , повышающих остойчивость на больших углах крена. В ряде случаев приходится мириться с низкой начальной метацентрической высотой, но следует предусматривать специальные меры для повышения остойчивости на больших углах крена. На гребных лодках это может быть значительный развал бортов наружу, как, например, на хорошо известных «дори», надувная камера или пенопластовый привальный брус, опоясывающие корпус по верхней кромке борта, поплавки достаточно большого объема, закрепляемые по бортам, соединение двух корпусов в катамаран. Высокая остойчивость глиссирующих судов может быть получена за счет применения бортовых наделок — спонсонов и булей (см. далее), обводов корпуса типа тримаран, «морские сани», «сани Фокса».
        Использование балласта . В случаях, когда требуется обеспечить особенно высокую остойчивость, необходимую для плавания под парусами либо компенсации влияния громоздких надстроек, судно приходится загружать балластом. Наиболее оптимально его расположить снаружи корпуса в виде фальшкиля — свинцовой или чугунной отливки, прикрепленной к килю и усиленным флорам на болтах. Чем глубже под ватерлинией закреплен фальшкиль, тем в большей степени понижается общий центр тяжести.
        Менее эффективен внутренний балласт из металлических отливок, укладываемый в трюме судна. Он должен быть надежно закреплен, чтобы исключалось перемещение в сторону накрененного борта, ибо в этом случае балласт будет способствовать опрокидыванию судна.
        На моторно-парусных катерах масса балласта принимается обычно равной 15—20% полного водоизмещения судна; на парусных яхтах — 33-45%.
        В качестве балласта на легких глиссирующих катерах и на спасательных шлюпках может быть использована забортная вода, заполняющая самотеком специальные донные балластные цистерны (рис. 2).


        В этих случаях балласт является временным. На катере он нужен только на время стоянки, по мере развития скорости вода из балластных цистерн удаляется через кормовой срез транца, так как на ходу начинают действовать динамические силы поддержания и транец оголяется. На спасательной шлюпке вода сливается за борт при подъеме ее на шлюпбалки — лишняя масса на высоте шлюпочной палубы так же вредит кораблю, как и тяжелое оборудование на крыше рубки катера. Объем подобных балластных цистерн обычно принимается равным 20—25% объемного водоизмещения судна.
                  << Предыдущая                    К оглавлению                   Следующая >>