Корпус (гидроцикл) - Hull (watercraft)

Линии формы корпуса в продольном и поперечном сечении

А корпус это водонепроницаемый тело корабль или лодка. Корпус может открываться сверху (например, шлюпка ), либо он может быть полностью или частично покрыт колодой. На вершине колоды может быть рубка и другие надстройки, например, воронка, вышка или мачта. Линия, где корпус встречается с поверхностью воды, называется ватерлиния.

Общие особенности

Существует большое разнообразие типов корпусов, которые выбираются из соображений пригодности для различных целей, причем форма корпуса зависит от требований конструкции. Формы варьируются от почти идеальной коробки в случае шалфейных барж до острой, как игла, поверхности вращения в случае гоночного многокорпусного парусника. Форма выбрана так, чтобы обеспечить баланс между стоимостью, гидростатическими соображениями (размещение, несущая способность и устойчивость), гидродинамикой (скорость, требования к мощности, движение и поведение на морском пути) и особыми соображениями для роли корабля, такими как округлая форма. лук ледокол или плоское дно десантные суда.

В типичном современном стальном судне корпус будет иметь водонепроницаемые палубы и основные поперечные элементы, называемые переборки. Также могут быть промежуточные элементы, такие как фермы, стрингеры и сети, а второстепенные элементы называются обычными поперечными шпангоутами, шпангоутами или продольными элементами, в зависимости от структурное расположение. Самая верхняя сплошная палуба может называться «верхней палубой», «погодной палубой», «лонжеронной палубой», »главная палуба "или просто" палуба ". Конкретное название зависит от контекста - типа корабля или лодки, расположения или даже места, где они плывут.

В типичном деревянном паруснике корпус состоит из деревянных обшивок, поддерживаемых поперечными шпангоутами (часто называемыми нервюрами) и переборками, которые в дальнейшем связаны между собой продольными стрингерами или потолком. Часто, но не всегда имеется продольный элемент средней линии, называемый киль. В стекловолокно или композитных корпусов, конструкция может в некоторой степени напоминать деревянные или стальные суда или иметь монокок расположение. Во многих случаях композитные корпуса строятся путем наложения тонких армированных волокном обшивок на легкую, но достаточно жесткую сердцевину из пенопласта, пробкового дерева, пропитанных бумажных сот или другого материала.

Возможно, самые ранние настоящие корпуса были построены Древние египтяне, кто по 3000 г. до н.э. умел собирать деревянные доски в корпус.^[1]

Формы корпуса

Корпуса бывают многих разновидностей и могут иметь составную форму (например, хороший вход в нос и форму перевернутого колокола на корме), но в основном сгруппированы следующим образом:

• Подбородок и твердый подбородок. Примерами являются корпус с плоским днищем (с скулой), v-образным днищем и многодонный корпус (с жесткой скобой). Эти типы имеют по крайней мере один ярко выраженный сустав на всей или большей части своей длины.
• Формованные, с круглым скулом или мягкоподбородок. Все формы корпуса имеют плавные изгибы. Примерами являются скругленная, полукруглая и s-образная днища корпуса.

Глиссирующие и водоизмещающие корпуса

Королевский флот Вторая Мировая Война MTB глиссирование на скорости на спокойной воде, показывающее корпус из твердой скалы большая часть носовой части лодки находится вне воды.

• Водоизмещающий корпус: здесь корпус поддерживается исключительно или преимущественно плавучесть. Суда с таким корпусом перемещаются по воде с ограниченной скоростью, которая определяется длиной ватерлинии. Они часто, но не всегда, тяжелее строгальных.
• Строгальный корпус: здесь строгание форма корпуса настроена на развитие положительного динамическое давление так что это осадка уменьшается с увеличением скорости. Динамический подъем уменьшает смоченную поверхность и, следовательно, тащить. Иногда они плоскодонные, иногда V-образные, реже округлые. Самая распространенная форма - иметь по крайней мере один скул, что обеспечивает более эффективное строгание и может разбрызгивать воду. Корпуса строгания более эффективны на более высоких скоростях, хотя им все же требуется больше энергии для достижения этих скоростей. Корпус для эффективного глиссирования должен быть как можно более легким с плоскими поверхностями, обеспечивающими хорошую мореходность. Парусники этого самолета также должны эффективно ходить в водоизмещающем режиме при слабом ветре.
• Полу-водоизмещение или полу-глиссирование: здесь форма корпуса способна развивать умеренную динамическую подъемную силу; однако большая часть веса судна по-прежнему поддерживается плавучестью.

Формы корпуса

В настоящее время наиболее распространенной формой является корпус круглой скулы.^[2] Это делает корпус грубым поперечный форма перевернутый колокол.

При небольшой полезной нагрузке у такого корабля меньше корпуса ниже ватерлиния, давая меньшее сопротивление и большую скорость. При большей полезной нагрузке сопротивление больше и скорость ниже, но изгиб корпуса наружу обеспечивает более плавную работу на волнах. Таким образом, форма перевернутого колокола является популярной формой, используемой для строгания корпусов.

Корпуса с скулой и жестким бортом

Дальнейшая информация: Китай (катание на лодках)

Корпус с скулой не имеет плавного закругленного нижнего сечения. Вместо этого его контуры прерываются резкими углами там, где компоненты корпуса встречаются под водой. Чем острее пересечение, тем «жестче» скул.

Каджунская "пирога" - это образец ремесла с твердыми скулами.

Преимущества этого типа корпуса включают потенциально более низкую стоимость производства и (обычно) довольно плоское днище, что делает лодку быстрее на строгание. Парусники с бортовым корпусом используют бортик или киль.^{[Почему? ]}

Бугристые корпуса могут иметь одну из трех форм:

• Плоскодонные корпуса с скулой
• Многоканальные корпуса
• Корпуса с V-образным днищем. Иногда называется жестким подбородком.

Каждый из этих корпусов имеет свои уникальные характеристики и назначение. Корпус с плоским дном имеет высокую начальную устойчивость, но высокое сопротивление. Чтобы противостоять высокому лобовому сопротивлению, формы корпуса узкие, а иногда и сильно суженные в носовой и кормовой частях. Это приводит к плохой устойчивости при крене в парусной лодке. Этому часто противодействуют использование тяжелого внутреннего балласта на парусных версиях. Они лучше всего подходят для защищенных прибрежных вод. Ранние гоночные моторные лодки были хорошими носом и плоской кормой. Это обеспечило максимальную подъемную силу и плавность и быструю езду на плоской воде, но такая форма корпуса легко расшатывается на волнах. Корпус с множеством скул приближается к изогнутой форме корпуса. У нее меньшее сопротивление, чем у лодки с плоским дном. Мультискол более сложен в изготовлении, но обеспечивает более мореходную форму корпуса. Обычно это водоизмещающие корпуса. Лодки с V-образным или дугообразным дном имеют V форма между 6 и 23 градусов. Это называется углом килеватости. Более плоская форма корпуса с углом наклона 6 градусов позволит самолету с меньшим ветром или с двигателем с меньшей мощностью, но будет сильнее бить по волнам. Глубокий V форма (от 18 и 23 градусов) подходит только для глиссеров большой мощности. Им требуются более мощные двигатели, чтобы поднять лодку на самолет, но они обеспечивают более быструю и плавную езду на волнах. Водоизмещающие корпуса имеют большую площадь смачиваемой поверхности и, следовательно, большее сопротивление, чем эквивалентная форма корпуса с круглым корпусом для любого заданного водоизмещения.

Гладкие изогнутые корпуса

Дальнейшая информация: Гладкий изогнутый корпус

Смотрите также: Строительство лодки

Гладкие изогнутые корпуса - это корпуса, в которых, как и в изогнутых корпусах, используется шверт или прикрепленный киль.

Полукруглые скуловые корпуса несколько менее круглые. Преимущество полукруглой формы в том, что она представляет собой красивую середину между S-образным днищем и скалистым корпусом. Типичные примеры полукруглого скулового корпуса можно найти в Кентавр и Лазер крейсерский шлюпки.

(A) S-образный нижний корпус
по сравнению с
(B) жесткий и
(C) корпус с мягкой скулой

Корпуса с S-образным днищем представляют собой корпуса по форме s.^{[требуется разъяснение ]} В S-образном днище корпус плавно переходит к килю. Так как в фюзеляже нет острых углов.^{[требуется разъяснение ]} Лодки с таким корпусом имеют фиксированный киль или Kielmidzwaard (буквально «киль с мечом»). Это короткий фиксированный киль, внутри которого находится поворотный киль.^{[нужна цитата ]} Примеры круизных лодок, использующих эту S-образную форму: Yngling и Randmeer.

Придатки

Смотрите также: Военно-морская архитектура

• Устройства управления, такие как руль, триммеры или могут быть установлены стабилизирующие ребра.
• А киль может быть установлен на корпусе для увеличения поперечной устойчивости, курсовой устойчивости или для создания подъемной силы.
• Передний выступ ниже ватерлинии называется луковичный лук. Они установлены на некоторых корпусах, чтобы уменьшить волновое сопротивление тащить и тем самым увеличить эффективность топлива. Лампочки, расположенные на корме, встречаются реже, но выполняют аналогичную задачу.^{[нужна цитата ]}

Условия

Основная статья: Глоссарий морских терминов

• Исходный уровень - контрольная линия уровня, от которой измеряются вертикальные расстояния.
• Поклон - передняя часть корпуса.
• Миделя средняя часть судна в носовом и кормовом направлениях.
• Порт это левая сторона судна, если смотреть на нос с борта.
• Правый борт находится справа от судна, если смотреть на нос с борта.
• Штерн задняя часть корпуса.
• Ватерлиния представляет собой воображаемую линию, ограничивающую корпус, которая соответствует поверхности воды, когда корпус не движется.

Метрики

Основные размеры корпуса

"LWL & LOA"

Формы корпуса определяются следующим образом:

Блокировать меры которые определяют основные измерения. Они есть:

• Луч или ширина (B) - ширина корпуса. (например: BWL - это максимальная ширина по ватерлинии)
• Проект (d) или же (Т) - расстояние по вертикали от нижней части киля до ватерлиния.
• Надводный борт (FB) является глубина плюс высота килевой конструкции минус проект.
• Длина по ватерлинии (LWL) - длина от самой передней точки ватерлинии, измеренная в профиль, до самой кормовой точки ватерлинии.
• Длина между перпендикулярами (LBP или же LPP) - длина летней грузовой ватерлинии от суровый разместить до точки, где он пересекает корень. (смотрите также п / п )
• Общая длина (LOA) - крайняя длина от одного конца до другого.
• Формованная глубина (D) - вертикальное расстояние, измеренное от верха киля до нижней стороны верхней палубы сбоку.^[3]

Производные формы которые рассчитываются на основе формы и размеров блока. Они есть:

• Смещение (Δ) - вес воды, эквивалентный погружаемому объему корпуса.
• Продольный центр плавучести (LCB) - продольное расстояние от точки отсчета (часто миделя) до центра смещенного объема воды, когда корпус неподвижен. Обратите внимание, что продольный центр тяжести или центр веса судна должен совпадать с LCB, когда корпус находится в равновесии.
• Продольный центр прохождения (LCF) - продольное расстояние от точки отсчета (часто на миделе) до центра зоны гидросамолета, когда корпус неподвижен. Это можно представить как область, определяемую поверхностью воды и корпусом.
• Вертикальный центр плавучести (VCB) - это вертикальное расстояние от точки отсчета (часто базовой линии) до центра смещенного объема воды, когда корпус неподвижен.
• Объем (V или же ∇) - объем воды, вытесняемой корпусом.

Коэффициент блочности корабля рассчитывается как отношение подводного объема корпуса корабля (бирюзового цвета) к объему прямоугольного блока той же длины, ширины и высоты.

Коэффициенты^[4] помогите сравнить формы корпуса:

• 1) Блочный коэффициент (C_б) - объем (V), деленный на L_WLx B_WL х т_WL. Если вы нарисуете рамку вокруг затопленной части корабля, это будет пропорция объема коробки, занятой кораблем. Это дает представление о том, какая часть блока, определяемого L_WL, балка (B) и осадка (T) заполнены корпусом. Полные формы, такие как нефтяные танкеры, будут иметь высокий C_б где мелкие формы, такие как парусники, будут иметь низкий C_б.

$${\displaystyle C_{b}={\frac {V}{L_{WL}\cdot B_{WL}\cdot T_{WL}}}}$$

• 2) Коэффициент миделя (C_м или же C_Икс) - площадь поперечного сечения (A_Икс) среза на миделе (или на самом большом сечении для C_Икс) деленная на балку x осадку. Он отображает отношение самой большой подводной части корпуса к прямоугольнику такой же общей ширины и глубины, как и подводная часть корпуса. Это определяет наполненность днища. Низкий C_м указывает на вырез в средней части и высокий C_м обозначает квадратную форму сечения. Парусники имеют вырез в средней части с низким C_Икс тогда как грузовые суда имеют квадратную секцию с высоким C_Икс чтобы помочь увеличить C_б.

$${\displaystyle C_{m}={\frac {A_{m}}{B_{WL}\cdot T_{WL}}}}$$

• 3) Призматический коэффициент (C_п) - объем (V), деленный на L_WLх А_Икс. Он отображает отношение погруженного объема корпуса к объему призмы, длина которой равна длине корабля, а площадь поперечного сечения равна наибольшему подводному сечению корпуса (мидель). Это используется для оценки распределения объема днища кузова. Низкий или тонкий C_п обозначает полную середину и тонкие концы, высокий или полный C_п указывает лодку с более полными концами. Корпуса глиссирования и другие скоростные корпуса имеют тенденцию к более высокому C_п. Корпуса с эффективным водоизмещением, движущиеся на малой Число Фруда будет иметь низкий C_п.

$${\displaystyle C_{p}={\frac {V}{L_{WL}\cdot A_{m}}}}$$

• 4) Коэффициент гидроплана (C_ш) - площадь гидроплана, деленная на L_WL x B_WL. Коэффициент ватерлинии выражает полноту ватерлинии или отношение площади ватерлинии к прямоугольнику такой же длины и ширины. Низкий C_ш Цифра указывает на тонкие концы и высокий C_ш цифра указывает на более полные концы. Высокий C_ш улучшает стабильность, а также маневренность в суровых условиях.

$${\displaystyle C_{w}={\frac {A_{w}}{L_{WL}\cdot B_{WL}}}}$$

• Примечание:

$${\displaystyle C_{b}={C_{p}\cdot C_{m}}}$$

Системы автоматизированного проектирования

Использование системы автоматизированного проектирования заменила бумажные методы проектирования судов, которые основывались на ручных расчетах и ​​рисовании линий. С начала 1990-х годов было разработано множество коммерческих и бесплатных программных пакетов, специально предназначенных для военно-морской архитектуры, которые обеспечивают возможности трехмерного черчения в сочетании с расчетными модулями для гидростатики и гидродинамики. Их можно назвать системами геометрического моделирования для военно-морской архитектуры.^[5]

Смотрите также

• Краска против обрастания
• Лодка - судно для перевозки по воде
• Корпус собора
• Цепная пластина
• Медная обшивка
• Отношение рабочего объема к длине
• Двойной корпус
• Проект - Расстояние по вертикали между ватерлинией и днищем корпуса (килем)
• Число Фруда - Безразмерное число, определяемое как отношение инерции потока к внешнему полю.
• Обозначение классификации корпуса
• Скорость корпуса - Скорость, при которой длина волны носовой части судна равна длине ватерлинии.
• Подъем (сила) - Сила, перпендикулярная потоку окружающей жидкости
• Однокорпусный
• Многокорпусный
• Военно-морская архитектура - Инженерная дисциплина, связанная с проектированием и постройкой морских судов
• Нельсон Чекер - Цветовая гамма принята на корабли Британского королевского флота.
• Судовые измерения
• Судостроение - Строительство кораблей и плавсредств
• Подводная лодка - Гидроцикл, способный к самостоятельной работе под водой
• Корпус подводной лодки

Примечания

1. Уорд, Шерил. «Самая старая в мире дощатая лодка», в Археология (Том 54, номер 3, май / июнь 2001 г.). Археологический институт Америки. Archaeology.org
2. Цайлен: Фургон-новичок в гевордерде Карела Хейнена
3. «Международная конвенция по обмеру судов 1969 года». Международные конвенции. Справочник по адмиралтейству и морскому праву. 1969-06-23. Получено 2007-10-27., Приложение 1, Правила определения валовой и чистой вместимости судов, Рег. 2 (2) (а). На кораблях с закругленным планшир, верхнюю точку измерения принимают за точку пересечения плоскостей настила и бортовой обшивки. Идентификатор., Рег. 2 (2) (б). Суда со ступенчатыми палубами измеряются по линии, параллельной верхней части. Идентификатор., Рег. 2 (2) (с).
4. Rawson, E.C .; Таппер (1976). Основная теория кораблей. 1 (2-е изд.). Лонгман. С. 12–14. ISBN  0-582-44523-X.
5. Вентура, Мануэль. «Геометрическое моделирование формы корпуса» (PDF). Центр морских технологий и океанической инженерии. Получено 29 марта 2018.

Рекомендации

• Хейлер, Уильям Б .; Кивер, Джон М. (2003). Руководство американского торгового моряка. Cornell Maritime Pr. ISBN  0-87033-549-9.
• Терпин, Эдвард А .; МакИвен, Уильям А. (1980). Справочник офицеров торгового флота (4-е изд.). Сентервилль, Мэриленд: Морская пресса Корнелла. ISBN  0-87033-056-X.