Форма корпуса

Влияние формы корпуса на величину ударных давлений рассматривают обычно с двух позиций. Во-первых, оценивают влияние формы носовых шпангоутов на поведение судна на волнении, и, во-вторых, учитывают непосредственно форму днища в зоне удара при вычислении гидродинамических давлений.

Влияние формы носовой оконечности изучалось на моделях в опытовом бассейне. Формы носовых обводов менялись от чисто V-образных до чисто U-образных. Модели имели следующие характеристики: δ = 0,70; L/B = 7,0; L/T =17,5 (соотношения, характерные для судов длиной около 120 м). Было установлено, что на волнах длиной больше, чем длина судна, модели с резко выраженными V-образными шпангоутами имели несколько меньшие амплитуды качки как с полным грузом, так и в балластном переходе, а при волнах, меньших, чем длина судна, наблюдалась обратная картина [236]. Довольно существенное изменение формы носовых шпангоутов сопровождалось незначительным изменением амплитуд качки (5—15%).

При испытаниях, проведенных Очи [222], было выявлено, что на моделях с U-образными шпангоутами гидродинамические давления на днище примерно на 30% выше, чем для моделей с V-образными шпангоутами, и их максимум приходится на участки, расположенные ближе к форштевню.

Оценка влияния формы шпангоутов непосредственно в зоне удара на повреждаемость производилась уже неоднократно. В течение последних 40 лет делались теоретические и экспериментальные попытки исследовать силу ударов носовой оконечности о воду. Однако и сейчас форму корпуса в носовой оконечности выбирают без учета возможных ударов, а только исходя из соображений ходкости. В зависимости от принятых образований в носовой части судна варьируется прочность днищевых конструкций.

В 1936 г. Леман [218] на основе анализа случаев повреждений обосновал принятый Германским Ллойдом способ учета формы шпангоутов в зоне удара (см. рис. 161). Им была предложена диаграмма для оценки зоны возможных повреждений в зависимости от подъема днища в контрольной точке (рис. 206). Из этой диаграммы видно, что с ростом коэффициента х зона повреждений уменьшается и существует некоторая точка, в которой сходятся все линии. Это свидетельствует о наличии таких судов, которые не должны иметь повреждений, если х > 0,05. Возможно, что для тихоходных судов того времени такой вывод был и справедлив, но для большинства современных скоростных судов пользоваться приложенными зависимостями нельзя.

Рис. 206. Ширина зоны повреждений в зависимости от относительной величины подъема днища и протяженности района повреждений по длине судна.

1 — начало зоны повреждений: 2 — конец зоны повреждений; 3 — предполагаемая точка в которой сходятся графики; 4 — Андижан; 5 — Горы; 6 — Таврия; 7 — Выборг, 8 — Кустанай; 9 — Олек; 10 — Актюбинск; 11 — Сибирь; 12 — Яна. ↔ — параметры судов Дальневосточного бассейна.

На основе проведенного анализа с учетом повреждаемости носовых днищевых конструкций многих судов Дальневосточного бассейна была предпринята попытка получить обобщенный параметр, характеризующий склонность судна к слемингу. Полагая, что протяженность зоны оголения днища при качке и интенсивности гидродинамических давлений находится в прямой зависимости от числа Фруда, коэффициента полноты носовой половины корпуса δн, радиуса инерции масс ρ и обратной зависимости от осадки судна носом в балластном переходе Тн и коэффициента общей полноты кормовой половины корпуса δk, можно получить следующее выражение:

Коэффициент общей полноты носовой (кормовой) половины корпуса вычислялся по выражению , где Vн — объем носовой половины корпуса по уровень верхней палубы на миделе; L, В, Н — главные размерения судна.

Так как для вычисления таких параметров, как ρ, δн, δk, необходимо иметь теоретический чертеж и весовую нагрузку (причем последняя далеко не всегда имеется в судовых документах), для приближенной оценки склонности судна к слемингу можно воспользоваться значением коэффициента К'ш в следующем виде:

Здесь δн/δk = 1, ρ = (0,24÷0,28) L. Меньшее значение радиуса инерции принимается для судов с машинным отделением в средней части судна. Величины коэффициентов К_ш и К'_ш отличаются незначительно.

На основе анализа численных значений К_ш для многих судов предлагается следующая классификация: ударов почти нет при К_ш < 1,5; удары слабые при К_ш — 1,5÷2,0; удары средней силы при К_ш = 2,1÷3,0; удары сильные при К_ш = 3,1÷4,0 и очень сильные при К_ш > 4,0.

В зависимости от ожидаемой  силы ударов необходимо производить в той или иной степени усиление носовой части днища и прилегающих районов корпуса.

Приведенная классификация и значения коэффициента К_ш получены для условий Дальневосточного морского бассейна. Очевидно, для других бассейнов, где характеристики взволнованного моря будут иными, другими окажутся и значения К_ш.

Существующие правила классификационных обществ позволяют выбрать конструкцию, способную воспринимать без существенных повреждений только удары средней силы. Для восприятия сильных и очень сильных ударов требуется дополнительное усиление основных несущих связей перекрытия (флоров и стрингеров), а также опорных конструкций (переборок и полупереборок).