Плавучесть судна. 
Теория и устройство корабля

Плавучестью называется способность судна плавать в заданном положении относительно поверхности воды. Имеется в виду, что судно может плавать по поверхности, либо в полностью погруженном положении, при этом считается, что оно не имеет хода, либо его скорость настолько мала, что силами гидродинамической природы можно пренебречь. Здесь и в дальнейшем, в остальных разделах теории корабля, будем полагать судно бесконечно жестким, недеформируемым телом. Это очередное допущение, однако, как показывает практика, учет деформаций корпуса при изучении мореходных качеств судна, существенно усложняя расчеты, не повышает их точности, а тем более не вносит качественных изменений в их результаты.

На плавающее в покое судно действуют две вертикальные, равные между собой и противоположно направленные силы: сила тяжести G и сила плавучести yV:

где Y ⁼ pg — удельный вес; р — плотность (р = 1 т/м³ для пресной и р — 1,025 т/м³ для морской) воды; g — ускорение свободного падения.

Равенство (1.19) представляет собой выражение известного.

Рис. 1.8. Силы, действующие на плавающее судно.

со школьной скамьи закона Архимеда, в связи с чем силу плавучести часто называют архимедовой.

Сила тяжести судна G приложена в центре его тяжести, а сила плавучести — в центре величины (рис. 1.8). Только равенства этих сил недостаточно для обеспечения равновесия судна, необходимо еще и равенство нулю суммы моментов этих сил относительно координатных осей:

где x_g, y_g — координаты центра тяжести судна; х, у_с — координаты центра величины.

В силу симметрии корпуса относительно ДП у_с — 0, соответственно для того, чтобы судно плавало прямо (0 = 0), необходимо расиределить нагрузку, составляющую силу его тяжести, таким образом, чтобы и.

Из (1.19) и (1.20) вытекает второе требование к положению центра тяжести судна, плавающего прямо и на ровный киль:

Координаты центра величины определяются только формой подводной части судна и для каждой заданной осадки (заданного водоизмещения) легко находятся, в частности, с помощью кривых элементов теоретического чертежа.

Сила тяжести судна рассчитывается путем суммирования отдельных статей нагрузки, включающих корпус, главные и вспомогательные механизмы, оборудование, устройства, системы, запасы воды, топлива, экипаж судна и пассажиров, перевозимый груз и т. д.

где р. i— сила тяжести отдельной статьи нагрузки.

Координаты центра тяжести судна находят с использованием известных из курса теоретической механики зависимостей:

Отдельные грузы на судне должны размещаться таким образом, чтобы обеспечить выполнение условий (1.22) и (1.23). Положение центра тяжести по высоте (величина z) также не может быть произвольным. Его выбирают таким, чтобы оно отвечало требованиям обеспечения остойчивости.

Грузовой размер (рис. 1.5) представляет собой однозначную зависимость водоизмещения от осадки для судна, сидящего на ровный киль (ср * 0). В процессе эксплуатации, особенно в балластных пробегах, зачастую имеет место значительный дифферент. Для определения водоизмещения судна в этом случае служит диаграмма Г. А. Фирсова (рис. 1.9). На ней по координатным осям отложены осадки носом и кормой, определяющие дифферент судна. Нанеся на диаграмму точку, отвечающую заданным (известным) значениям Т и Т, легко найти объемное водоизмещение V судна и соответствующую ему абсциссу центра величины х_с. Диагональ диаграммы (пунктирная линия) относится к судну, сидящему на ровный.

Рис. 1.9. Диаграмма Фирсова.

киль (ф * 0), т. е. соответствует грузовому размеру.

Осадку судна определяют по маркам углублений (маркам осадки), которые наносят на оба борта в носу и корме судна, а также и в районе миделя. Осадки на этих марках отмечают через дециметр, отсчитываются они от нижней кромки горизонтального киля.