CC BY
106
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. Кораблестроение
УДК 629.12
В.В. Новиков, С.В. Антоненко, М.В. Китаев
НОВИКОВ ВАЛЕРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ - кандидат технических наук, доцент, e-mail: [email protected]; АНТОНЕНКО СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ -доктор технических наук, профессор; КИТАЕВ МАКСИМ ВЛАДИМИРОВИЧ -кандидат технических наук, доцент
кафедра кораблестроения и океанотехники Инженерной школы Дальневосточный федеральный университет Суханова ул., 8, Владивосток, 690950
Построение cудовой поверхности по замерам обводов корпуса c натуры
Аннотация: Для многих судов, приобретенных за границей, большой проблемой является отсутствие технической документации. Теоретический чертеж, а также чертежи общего расположения и конструктивные чертежи дают возможность правильно оформить необходимые классификационные и эксплуатационные документы, выполнить проверку мореходных качеств судна, ходкости и прочности по требованию контролирующих органов или грамотно провести модернизацию и переоборудование судна.
В большинстве случаев малые рыболовные суда, яхты, катера приобретаются судовладельцем без чертежей. Теоретический чертеж является первоочередным документом в составе технической документации, на его основе выполняются все требуемые последующие расчеты. Разработка теоретического чертежа корпуса является сложной технической задачей и требует необходимой точности при проведении замеров обводов. Результаты дальнейших расчетов по судну зависят от того, насколько построенная судовая поверхность будет отличаться от реальной поверхности корпуса.
Авторы разработали практическую методику и накопили определенный опыт по снятию необходимых замеров обводов корпуса судна и построению теоретического чертежа. В данной статье изложена предусмотренная авторской методикой последовательность действий по снятию замеров обводов корпуса судна на стапеле и приводятся примеры теоретических чертежей. Ключевые слова: теоретический чертеж, судовая поверхность, корпус, шпангоут, ватерлиния.
Введение
В настоящее время судовладельцы приобретают множество иностранных судов, на которые, как правило, не передается техническая документация, в частности теоретический чертеж. Обычно в таможенных документах приводятся только габаритные размеры судна, не всегда соответствующие действительности. Без теоретического чертежа невозможно проведение необходимых расчетов и оформление классификационных и эксплуатационных документов. Особенно актуальным это является для малых рыболовных судов и разъездных катеров, яхт, выполненных из металла или пластика.
Теоретический чертеж обычно строится в процессе проектирования судна и, по сути, является основой для дальнейшей разработки проекта и выполнения всех необходимых расчетов плавучести, остойчивости и т.д.
© Новиков В.В., Антоненко С.В., Китаев М.В., 2016
Сложность проведения замеров по снятию обводов объясняется тем, что судно на доковом стапеле обычно находится с дифферентом, а иногда и с небольшим креном, что требует введения соответствующих поправок.
Неучет этого обстоятельства может привести к большим неточностям при построении чертежа, а это повлечет серьезные ошибки в корабельных расчетах.
Существует ряд практических работ по этой теме, в основном касающихся проектирования и строительства небольших мотолодок [1, 2 и др.]. Но в них не указаны рекомендации по снятию сложных обводов и построению судовой поверхности судна, находящегося на стапеле.
Нами разработана практическая методика и накоплен определенный опыт по снятию необходимых замеров обводов корпуса и построению теоретического чертежа. В настоящей работе мы и представляем эту методику. За последние годы по просьбе судовладельцев были разработаны теоретические чертежи свыше тридцати небольших судов различных типов. Некоторые из них приведены на рисунках 1, 5, 7-9.
Снятие замеров на примере МРС "Sea Eagle"
Рассмотрим процедуру снятия замеров на примере одного из судов - малого рыболовного судна "Sea Eagle" американской постройки: наибольшая его длина - 26,15 м, ширина - 7,32 м, высота борта - 3,54 м. Во время нахождения его в плавучем доке были произведены работы, необходимые для построения судовой поверхности. Судно имело и конструктивный дифферент, и постановочный дифферент, а также небольшой крен.
Перед проведением замеров на стапеле палубы дока была проведена разметка, протянуты струны в продольном направлении, параллельно диаметральной плоскости, установлены вески на носовом и кормовом перпендикулярах. На струнах прикреплялись передвижные вески, позволяющие организовать замеры на теоретических шпангоутах в соответствии с разметкой. За кормовой перпендикуляр принималась ось баллера руля, за носовой перпендикуляр - отвес, опущенный из точки пересечения, обозначенной на корпусе грузовой ватерлинии и форштевня.
Так как судно в момент замеров имело дифферент, при определении длины между перпендикулярами, на стапель-палубе дока учитывались соответствующие поправки по отклонению вес-ков вследствие дифферента. Длина судна между кормовым и носовым перпендикулярами разбивалась на 10 теоретических шпаций. Разметка фиксировалась на стапель-палубе. По найденным поперечным сечениям корпуса снимались координаты точек обводов наружной обшивки. Основная плоскость судна (относительно которой строится теоретический чертеж) виртуально координировалась относительно грузовой ватерлинии, нанесенной на корпус судна.
Был изготовлен передвижной деревянный шаблон, позволяющий выполнять замеры ординат корпуса по теоретическим сечениям на разных высотах. Шаблон представляет собой конструкцию в виде прямоугольного треугольника высотой, превосходящей высоту борта. Горизонтальная сторона шаблона примерно равна расстоянию от диаметральной плоскости судна до положения натянутой струны с весками.
Для большей точности на плоскости шаблона производилась разметка прямого угла, который постоянно контролировался.
На вертикальной стойке шаблона для каждого теоретического сечения производилась разметка основных точек:
- равноотстоящих ватерлиний;
- основной плоскости;
- линий притыкания к обшивке брускового киля и линии палубы.
Так как судно имеет дифферент, разметку шаблона приходилось выполнять для каждого сечения или же использовать передвижную по вертикали разметочную линейку.
Шаблон устанавливался в каждом сечении по вескам с учетом дифферента и крена судна, т.е. при наличии крена шаблон устанавливался с учетом соответствующей поправки наклонно. При этом использовались регулировочные винты или клинья.
Для проверочных работ использовался ватерпас - корабельный прибор для фиксации замеряемых точек по горизонту, а также оптический прибор - строительный нивелир. При этом фиксировалось положение линии палубы (седловатость и погибь бимсов), положение килевой линии и базовой плоскости - грузовой ватерлинии, что позволило получить координаты данных линий двумя способами: непосредственными замерами с помощью шаблона и ватерпаса, а также нивелира.
Замеры выполнялись электронной рулеткой. Проверка правильности замеров с учетом крена судна проводилась на основе сравнения полученных данных с обоих бортов.
Теоретический чертеж первоначально обычно строился классическим способом в трех ортогональных проекциях (корпус, бок, полуширота) непосредственно вычерчиванием, а затем - на ПК с использованием программного комплекса AutoCAD.
Для некоторых судов с упрощенными обводами теоретический чертеж по данным замеров сразу же разрабатывался в AutoCAD.
Эта программа дает возможность легко и точно выполнять согласование теоретических линий в разных проекциях, а цифровое отображение координат теоретических линий на мониторе компьютера - удобно переносить в качестве исходных данных для расчетов по программным комплексам «Диалог-Статик» или 'TransShip". Традиционная же процедура снятия координат непосредственно с чертежа на бумаге получается трудоемкой и не всегда корректной.
Для рыболовного судна "Sea Eagle" построенный в AutoCAD теоретический чертеж (рис. 1) в дальнейшем был перестроен в системе Sea Solution (рис. 2), что позволило автоматизированно и качественно решать все проверочные расчеты по теории корабля, прочности и технологии постройки судна с использованием соответствующих программных продуктов (Sea Hydro и пр.).
Рис. 1. Теоретический чертеж малого рыболовного судна "Sea Eagle" американской
постройки.
Рис. 2. Модель 3D обводов корпуса, построенная в программном комплексе Sea Solution.
Обсуждение результатов
Разработанный теоретический чертеж для судна "Sea Eagle" был рассмотрен и получил одобрение Тихоокеанской инспекции Регистра, и в дальнейшем на его основе организацией ООО «ДАЛМИС» совместно с Морским институтом ДВГТУ были проведены все необходимые общекорабельные расчеты для присвоения судну соответствующего класса Морского регистра.
Для малого гоночного глиссера катамаранного типа (рис. 3, 4) возникла необходимость изменить обводы, позволяющие увеличить скорость судна. Заказчиком была поставлена задача: разработать теоретический чертеж на основе имеющегося глиссера и построить 3D-модель. Для исходной модели были скорректированы обводы, по которым на принтере распечатаны шаблоны теоретических шпангоутов в натуральную величину. По шаблонам заказчик в дальнейшем изготовил новый глиссер с улучшенными мореходными и скоростными качествами.
Рис. 3. Разметка основных плоскостей корпуса гоночного катамаранного глиссера.
Рис. 4. Замеры ординат судовой поверхности по теоретическим шпангоутам.
Наиболее сложной съемкой обводов является случай, когда судно на кильблоках находится не в доке, а на неровной площадке, например на берегу моря. При этом на наклонном грунте затруднительно правильно выполнить необходимую разметку и устанавливать передвижной шаблон. В этом случае приходится выравнивать место установки шаблона и использовать клинья.
При съемке обводов по вышеизложенной методике необходимо иметь базовую плоскость. Такой плоскостью может служить обозначенная на наружной обшивке грузовая ватерлиния (ГВЛ), параллельная основной плоскости. Линия грузовой ватерлинии практически всегда наносится на борта судна, и относительно ее, с помощью ватерпаса (учитывая конструктивный дифферент судна), нетрудно установить положение основной плоскости. Для прогулочного катера (рис. 5, 6), например, грузовая ватерлиния совпадает с конструктивной ватерлинией.
Рис. 5. Теоретический чертеж прогулочного катера "Avias".
Для рыболовной пластиковой шхуны (рис. 7), а также для прогулочной яхты (рис. 8), для которых необходимо было разработать теоретические чертежи, имелись в наличии некоторые из построечных данных (водоизмещение судна, координаты центра величины, абсцисса центра тяжести площади ватерлинии), что позволило сопоставить эти данные с расчетными.
Рис. 6. Замеры ординат в диаметральной плоскости корпуса проулочного катера "Avias"
осуществляют С. Антоненко и М. Китаев.
Длина наибольшая, м 15,06
Длина между пертндупярами, м 11,60
Ширина по КВЛ, м ' 3,40
Ос адка по КВЛ, м 0,94 Высо та борта н а м иделе, м 24
Ширина наибольшая, м д 93
Рис. 7. Теоретический чертеж рыболовной шхуны японской постройки.
Линия палубы Й ДП
10 9876-^4321 0-1
ГЛАВНЫЕ РАЗМЕРЕНИЯ
Длина наибольшая, м 74,02 Длина между перпендикулярами, м 12,18
Ширина по КВЛ, м 4,09
Осадка по КВЛ, м 0,80
Высота борта на миделе, м 2,05
Ширина наибольшая, м 4,56
Рис. 8. Теоретический чертеж прогулочной яхты японской постройки.
Результаты
Выполненные расчеты плавучести на основе построенных судовых поверхностей для данных судов позволили сопоставить полученные величины с имеющимися построечными. Расхождение расчетных характеристик оказалось минимальным и вполне допустимым, что позволяет судить о приемлемой точности построения теоретического чертежа на основе натурных съемок обводов по используемой методике.
Другим примером необходимости построения судовой поверхности для судов может служить исследование, выполненное нами для трехкорпусного судна. Малый прогулочный тримаран был спроектирован и построен во Владивостоке путем переоборудования однокорпусного рыболовного судна японской постройки. Центральный пластиковый корпус судна соединен с поплавками с помощью мостовой конструкции. Переоборудование судна осуществлялось кустарным способом без необходимых расчетов.
После спуска на воду выяснилось, что тримаран имеет небольшой ходовой дифферент на нос и испытывает повышенное сопротивление воды движению судна. Судовладелец поставил задачу устранить дифферент и улучшить ходовые качества. Анализ характеристик тримарана пока-
зал, что проблему можно решить путем изменения формы и длины корпусов. При этом можно добиться, во-первых, уменьшения дифферента при изменении абсциссы центра величины, во-вторых -уменьшения остаточного сопротивления путем увеличения выдвига центрального корпуса.
Для находящегося на стапеле трехкорпусного судна были сняты замеры обводов, разработан теоретический чертеж, на базе которого выполнены необходимые расчеты по посадке и ходкости. В результате рекомендован оптимальный вариант модернизации кормовой оконечности бортовых корпусов и носовой оконечности центрального корпуса (рис. 9, 10).
Рис. 9. Схематическое изображение теоретического чертежа прогулочного тримарана. Пунктиром показан вариант предполагаемого удлинения центрального корпуса.
Рис. 10. Прогулочный тримаран в бухте острова Русский после модернизации (выполнено удлинение центрального корпуса и изменение формы бортовых корпусов в корме).
Выводы
После проведенной модернизации мы участвовали в ходовых испытаниях тримарана. Испытания показали, что ходовой дифферент был полностью устранен, сопротивление воды движению судна уменьшилось, а эксплуатационная скорость судна увеличилась на ~15%.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ровнер Я.Б. Прибор для снятия обводов корпуса корабля: пат. 101742. Заявл. 08.02.1954, опубл. 01.01.1955 // База патентов СССР. URL: http://patents.su/4-101742-pribor-dlya-snyatiya-obvodov-korpusa-korablya.html (дата обращения: 10.08.2016).
2. Шабалин А.Е. Как снять теоретический чертеж малого судна с натуры // Катера и яхты. 1987. № 125. THIS ARTICLE IN ENGLISH SEE NEXT PAGE
Shipbuilding
Novikov V., Antonenko S. Kitaev M.
VALERY V. NOVIKOV, Associate Professor, Ph.D. (Technical Sciences), e-mail: [email protected] ; CERGEY V. ANTONENKO, Professor, Doctor of Technical Sciences, MAXIM V. KITAEV, Ph.D. (in Technical Sciences), Associate Professor, e-mail: [email protected]
Department of Shipbuilding and Ocean Technique, School of Engineering Far Eastern Federal University 8 Sukhanova St., Vladivostok, Russia, 690950
Creating a Ship Surface from Measurements Contours of the Hull from Nature
Abstract: The biggest problem for many vessels acquired abroad is the lack of technical documentation. The theoretical drawing is primarily, as well as drawings of general arrangement and design drawings make it possible to properly execute the necessary classification and operational documents, check sea-keeping, propulsion and stability at the request of regulatory authorities or spend wisely modernization and re-equipment of the vessel.
In most cases, small fishing vessels, boats acquired by the ship owner without drawings. The theoretical drawing, can say, is a priority document of the technical documentation on the basis of which carried out all the required subsequent calculations. Creating a theoretical drawing of the hull is a difficult technical problem and requires the necessary precision in the measurement of contours.
The results of further calculations for the vessel depend on how the vessel surface of the which will be different from the actual surface of the hull.
The authors have developed a practical method and accumulated some experience in the removal of the necessary measurements and contours of the hull construction of the theoretical drawing. In this paper, we set out a sequence of actions on the implementation measuring contours of the hull on the slipway. We also gave examples of the developed theoretical drawings. Key words: theoretical drawing, ship surface, hull, frame, waterline.
REFERENCES
1. Rovner Ya.P. Device for obtaining contours of the hull. Base USSR patents. Patent 101742. (in Russ.). [Rovner Ja.B. Pribor dlja snjatija obvodov korpusa korablja. Pat. 101742. Zajavl. 08.02.1954, opubl. 01.01.1955 // Baza patentov SSSR. URL: http://patents.su/4-101742-pribor-dlya-snyatiya-obvodov-korpusa-korablya.html (data obrashhenija: 10.08.2016)].
2. Shabalin A.E. How to obtain the theoretical drawing of a small vessel with nature. Boats and yachts. 1987;125. (in Russ.). [Shabalin A.E. Kak snjat' teoreticheskij chertezh malogo sudna s natury // Katera i jahty. 1987. № 125].
