ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРЕНИЙ МОДЕЛИ

Прежде чем приступить к проектированию модели корабля, надо
произвести некоторые расчеты — определить ее главные размерения
(длину — L, ширину В, осадку Т и высоту борта H), подсчитать
водоизмещение будущей модели и определить, хватит ли этого водо­
измещения модели, чтобы разместить в ней все предполагаемое обо­
рудование.

При постройке модели корабля различают расчетные длину (L_р) и ширину (В_р) и наибольшие (L_н, B_н). Расчетную длину и ширину для военного корабля определяют на уровне воды между перпенди­кулярами по конструктивной ватерлинии (КВЛ) при соответствую­щей осадке и полном водоизмещении. У гражданских судов кон­структивной ватерлинией является грузовая ватерлиния (ГВЛ) пол­ностью нагруженного судна (рис. 11).

Осадкой корабля или модели называется величина погруже­ния подводной части корпуса судна, измеряемая от нижней кромки киля до конструктивной или грузовой ватерлинии посередине ко­рабля. Если осадка в носу и корме корабля одинакова, то говорят, что «корабль сидит на ровный киль». Некоторые корабли и суда про­ектируют и строят с осадкой в корме большей, чем в носу, тогда говорят, что «судно сидит с дифферентом на корму» (рис. 12). Во втором случае за расчетную осадку принимают среднюю осадку, т. е. осадку кормы плюс осадку носом, деленные на два

Расстояние от нижней кромки киля до верхней водонепроницае­мой палубы называется высотой борта H. Разность между высотой борта и осадкой Н—Т дает высоту надводного борта.

Рис. 11. Главные размерения корабля

Рис. 12. Судно с дифферентом на корму

Для каждого класса кораблей (типа судов) практикой выработаны
определенные конструктивные отношения: длины к ширине судна
ширины к осадке и высоты борта к осадке где длина
и ширина L_p, B_p расчетные — по конструктивной или грузовой ватерлинии (табл. 2).

Таблица 2

Отношения главных размерений для некоторых классов кораблей (типов судов)

 

Класс корабля (тип судна)
Линкоры	6—9	2,4—3,5	1,45—1,5
Крейсера (тяжелые и легкие)	8—10,5	2,2—3,3	1,75—1,9
Эсминцы	9—11,5	2,3—4,5	1,75—1,85
Канонерские лодки	6,5—7	2,8—3,3	1,65
Большие пассажир­ские	8—10	2,4—2,8	1,6—1,8
Средние и малые пассажирские	6—7,5	2,3—3,7	1,35—1,45
Большие грузопасса­жирские	7—8,5	2,1—2,4	1,2—1,6
Большие грузовые	7,3—8	2—2,4	1,1—1,5
Средние грузовые	6,5—7,5	2,1—2,6	1,2—1,3
Речные пассажирские	5—8	2,8—7,5	—
Винтовые буксиры	4—6,5	2—2,7	1,2—1,6
Ледоколы	3,5—4,5	2—3	1,4—1,7
Рыболовные	5—6	2—2,4	1,1—1,3
Парусные грузовые	5,5—7,5	2—2,6	1,2—1,6
Малые парусные	4—5	2,2—2,5	—
Спортивные и турис­тические любитель­ские суда	2—3,5	10—13	—

 

Этих отношений следует придерживаться при проектировании и постройке моделей кораблей и судов.

Например, желая сделать модель устойчивой на курсе, нельзя беспредельно увеличивать ее длину или уменьшать ширину. Можно только выбирать такие отношения главных размерений, которые

Рис. 13. Два корпуса судна с различными коэффициентами полноты

допустимы для выбранного судна-прототипа. Этого требует и Все­союзная классификация моделей кораблей и судов. Если упомяну­тыми требованиями пренебречь, то модель не будет допущена к со­ревнованиям.

Чтобы подсчитать водоизмещение будущей модели, надо знать коэффициенты полноты водоизмещения. Дело в том, что если бы подводная часть судна образовывала прямоугольный параллелепипед шириной В, длиной L и осадкой Т, его объемное водоизмещение было бы равным L • В • Т. Но у судна той же длины L, ширины В и с осадкой Т объемное водоизмещение будет всегда меньше (рис. 13). Число, показывающее, какую долю от объема параллеле­пипеда (L • В • Т) составляет объем судна с теми же главными раз-мерениями L • В • Т называют коэффициентом полноты водоизме­щения δ. Значения величины б для разных судов выработаны прак­тикой судостроения (табл. 3).

Таблица 3

Зависимость коэффициента полноты водоизмещения от типа корабля (судна)

 

Класс корабля (тип судна)	5 коэффициент полноты водоизмещения
Линкоры	0,57 — 0,66
Крейсера	0,45—0,65
Эсминцы	0,40—0,54
Канонерские лодки	0,52 — 0,54
Большие пассажирские	0,57—0,71
Средние и малые пассажирские	0„65 — 0,76
Большие грузовые	0,70 — 0,78
Средние грузовые	0,70 — 0,78
; Речные пассажирские	0,70 — 0,89
Винтовые буксиры •	0,46 — 0,50
Ледоколы "	0,46—0,52
Рыболовные	0,50—0,60
Парусные грузовые	0,42 — 0,70
Речное грузовое судно (баржа)	0,85 — 0,90

Зная коэффициент полноты водоизмещения δ, можно рассчитать объемное водоизмещение судна или его модели по формуле

δ,

где L_p —длина расчетная; В_р — ширина расчетная; Т — осадка.

δ — коэффициент полноты.

Пример. Главные размерения модели крейсера выбраны равными L_p = 17,5 дм; В_р = 2,2 дм; Т == 0,8 дм. Определить объемнее и ве­совое водоизмещения модели в пресной воде.

Решение. Для крейсера принимаем среднее значение коэф­фициента полноты (по таблице) равным δ = 0,55.

Находим V = 17,5 X 2,2 X 0,8 X 0,55 = 16,9 дм³.

Так как плотность пресной воды ρ = 1 кг/дм³, то масса вытес­ненной воды или весовое водоизмещение будет равно:

.

При проектировании модели выбирают обычно соответствующий прототип корабля, главные размерения которого известны.

Пользуясь простыми формулами механического подобия, доста- точно пересчитать эти размерения в соответствии с масштабом на модель.

Полученное число (его называют масштабным числом λ) будет показывать, во сколько раз модель меньше прототипа. Например, в масштабе 1 : 75 масштабное число равно λ = 75.

Принцип механического подобия устанавливает, что все линей­ные размеры модели по отношению к прототипу (длина, ширина, осадка и т. п.) должны быть уменьшены в масштабное число раз. Например, если длина судна-прототипа равна 139,5 м, то длина мо­дели при масштабе 1 : 75 будет

м.

По этому принципу определяют не только главные размерения, но и все другие линейные размеры модели, в том числе размеры над­строек и высоту мачт.

Весовое и объемное водоизмещение или вообще любую массу и объем при пересчете на модель следует уменьшить в λ³, т. е. в число, равное масштабному числу, возведенному в куб.

Например, если водоизмещение корабля прототипа равно 18 000 т, то весовое водоизмещение модели, изготовленной в масштабе 1 : 100, будет

Скорость модели v_м должна быть равна скорости хода судна, деленной на (на корень квадратный из масштабного числа), т. е.

где v_м и v_c выражены в одинаковой мере, например, в м/с.

Обычно скорость морских кораблей и судов выражают в узлах, речных — в километрах. Для модели ее удобно измерять метрами в секунду. Так как 1 узел = 1,852 км/ч = 0,515 м/с, то масштабную скорость модели, если скорость судна прототипа будет выражена в узлах, можно рассчитать по следующей формуле

Например, если скорость корабля v_k равняется 27 узлам, то при масштабе модели 1 : 75 скорость модели в м/с будет

м/с.

Если скорость судна-прототипа выражена в км/ч, то масштабную скорость в метрах в секунду следует считать по другой формуле

Например, если речное судно-прототип развивает скорость v_c = = 25 км/ч (25 000 м/ч), то модель этого судна в масштабе 1 : 25 должна ходить о масштабной скоростью

м/с.

Если надо узнать, какое число оборотов n_м следует сообщить гребному винту модели при соблюдении его подобия, то число обо­ротов судна-прототипа n_с нужно умножить на корень квадратный из масштабного числа, а именно

Например, если гребной винт судна делает 600 об/мин, то при соблюдении подобия, равного 1 : 100, он должен совершать

об/мин.

Принцип механического подобия указывает также, как можно определить мощность двигателя модели N_м которая должна быть

меньше мощности двигателя корабля N_к в число раз, равное λ^3,5,
т.е.

Число λ в степени 3,5 можно получить как произведение λ ³ • .

Однако винты и двигатели моделей обычно не подобны судовым и формулы для n_м и N_м являются приблизительными.

Площадь парусов модели S_м (или любая другая площадь) должна быть уменьшена в масштабное число раз, взятое в квадрате: