Особенности формы обводов судов в оконечностях

Среди всех кривых теоретического чертежа, по которым можно судить о типе судна и его эксплуатационных характеристиках, следует выделить кривые, характеризующие обводы судов в оконечностях.

В первую очередь это относится к крайним участкам диаметрали — форштевню и ахтерштевню.

Форштевень обычных типов судов образуется прямой линией, переходящей через закругление в килевую линию, рис. 2.5, а. Обычно угол наклона форштевня к вертикали на уровне КВЛ составляет 15-20°. На многих современных судах средней быстроходности применяются форштевни криволинейных очертаний, например, (см. рис 2.5, б), бульбообразные оконечности. Суда, предназначенные для плавания в ледовых условиях, обычно имеют форштевень (см. рис. 2.5, в), состоящий из двух прямых ветвей, соединенных немного выше КВЛ закруглением.

Верхняя ветвь может иметь обычный наклон, а нижняя ветвь образует с горизонтальной плоскостью угол. Значения этого и других (см. рис. 2.6) углов наклона теоретических линий обводов судов ледового плавания регламентируются Правилами Регистра, см. табл. 2.1. По значениям углов j, a0, b0 и b можно судить о способности вползания судна на лед и раскалыванию льда тяжестью носовой оконечности. На больших ледоколах часто устраивают еще и третий участок форштевня — так называемый ограничитель. Он препятствует чрезмерному вползанию ледоколов на мощный лед, заклиниванию носовой оконечности и попаданию крупных льдин.

Таблица 2.1

№ п/п	Характеристика	Категория ледового усиления — УЛА	Категория ледового усиления — УЛ	Категория ледового усиления — Л 1	Категория ледового усиления — Л 2	Категория ледового усиления — Л 3
	Форма обводов корпуса	Ледокольная	Полуледокольная	не лимитируется	не лимитируется	не лимитируется
	Угол j, град.	20 — 30			не лимитируется	не лимитируется
	Угол a0, град.	20 — 30	не лимитируется	не лимитируется	не лимитируется	не лимитируется
	Угол b0, град.				не лимитируется	не лимитируется
	Угол b , град.		не лимитируется	не лимитируется	не лимитируется	не лимитируется

Ахтерштевень определяется формой кормовой оконечности. Требования к форме кормы весьма многообразны. Главные из них связаны с сопротивлением воды движению судов и с работой двигателя, а для некоторых судов — с их назначением. Можно указать три основных типа формы кормы. До начала нынешнего столетия на всех самоходных судах преобладающей была эллиптическая форма (рис. 2.7). Свое название она получила потому, что контур палубы такой кормы на горизонтальной проекции очерчивается кривой, напоминающей полуэллипс. Вместе с тем в подводной части ватерлинии имеют острые образования, благоприятные для снижения вихревого сопротивления и для подтока воды к винту.

Кормовой свес образует защиту винта и руля от навалов и ударов при столкновениях, швартовке кормой и т.п. Недостатки эллиптической формы кормы явно проявляются при больших скоростях — числах Фруда больше 0,25. Среди них наиболее существенными являются следующие. Слишком крупно идущие вверх кормовые батоксы способствуют тому, что струи воды из-под днища выходят наклонно снизу вверх и увеличивают высоту кормовой системы корабельных волн, а гребной винт работает в косом потоке. Кроме того, эллиптическая корма не создает защиты винта и руля от ударов о плавающие предметы.

Лучшие характеристики имеет крейсерская форма кормы (рис. 2.8).

Характерная особенность этой формы состоит в том, что кормовой свес частично погружен в воду, вследствие чего КВЛ и прилегающие к ней ВЛ значительно длиннее и шире чем глубоколежащие ВЛ. Это позволяет без увеличения габаритной длины судна увеличить его длину вблизи свободной поверхности, что благоприятно сказывается на снижении волнового сопротивления. На батоксах в районе 17-18-го шпангоутов появляется точка перегиба, в корму от которой батоксы становятся пологими. Это также снижает волновое сопротивление и улучшает подток воды к винту. Довольно широкая КВЛ и достаточное заглубление кормового свеса создают защиту винто-рулевого комплекса от плавающих на поверхности воды предметов.

Характерная особенность этой формы состоит в том, что кормовой свес частично погружен в воду, вследствие чего КВЛ и прилегающие к ней ВЛ значительно длиннее и шире чем глубоколежащие ВЛ. Это позволяет без увеличения габаритной длины судна увеличить его длину вблизи свободной поверхности, что благоприятно сказывается на снижении волнового сопротивления. На батоксах в районе 17-18-го шпангоутов появляется точка перегиба, в корму от которой батоксы становятся пологими. Это также снижает волновое сопротивление и улучшает подток воды к винту. Довольно широкая КВЛ и достаточное заглубление кормового свеса создают защиту винто-рулевого комплекса от плавающих на поверхности воды предметов.

Однако такая форма кормы вызывает некоторые трудности, которые возникают в связи с ограничением диаметра винта вследствие заглубления кормового свеса крейсерской кормы. Поэтому на малых и средних судах с тяговым режимом работы (буксиры, траулеры) крейсерскую корму удается применять с конструктивным дифферентом на корму.

На судах, скорость которых соответствует числам Фруда более 0,40, даже сравнительно пологие батоксы крейсерской кормы оказываются слишком крутыми. Стремление сделать батоксы почти горизонтальными на всей длине кормового свеса привело к применению транцевой кормы (рис. 2.9). У кормы такой формы кормовой свес приобретает почти цилиндрическую форму, а батоксы идут по ее параллельным образующим. Всякое заострение горизонтальной проекции кормовой оконечности нарушило бы эту геометрию, поэтому вместо заострения или закругления корма оканчивается плоским срезом — транцем.

Этому соответствуют и «обрубленные» формы ВЛ в пределах свеса, что, несомненно, вызывает увеличение вихревого сопротивления. Однако на больших скоростях это компенсируется уменьшением волнового сопротивления.

Другие преимущества и недостатки транцевой кормы такие же, как и у крейсерской.

Транцевая корма нашла широкое применение на судах, где требуется широкая палуба в кормовой части судна. Большая ширина кормовой части КВЛ служит некоторой защитой гребного винта от повреждений о плавающие предметы.

Суда ледового плавания в кормовой оконечности должны иметь выступ (ледовый зуб), расположенный в корму от руля, для его защиты на заднем ходу.