Уравнение масс, выраженное в функции водоизмещения

Если переменные массы Р выразить в функции водоизмещения, исходное уравнение масс принимает вид:

D = У fi(D) + У fj(N) + P.

В данном случае нет нужды усложнять решение уравнения ради уточненного определения N, поскольку точность и достоверность результатов, получаемых при использовании уравнения, в данном виде будет, как правило, ниже, чем при использовании уравнения масс в функции главных размерений. Объясняется это тем, что выражение переменных масс, в первую очередь Рк, в зависимости от главных размерений лучше отражает влияние того или иного элемента на массу раздела, нежели в зависимости от водоизмещения судна. Следовательно, нет нужды в точном вычислении N, вполне допустимо определять ее по приближенным формулам. В результате уравнение преобразуется в простую зависимость:

У f(D) + P = 0.

Это наиболее употребительное уравнение из используемых на начальных этапах расчетов. Несмотря на отмеченные недостатки при наличии достоверных измерителей масс, полученных по близкому прототипу, решение данного уравнения приводит к достаточно точным результатам.

Уравнение масс в форме коэффициентов утилизации водоизмещения

Употребительны два коэффициента утилизации водоизмещения - по чистой грузоподъемности зг и по дедвейту зDW.

Коэффициенты утилизации водоизмещения используют для оценки качества судна, чем выше значение зi, тем при прочих равных условиях более совершенно судно. Количественное значение коэффициентов лежат обычно в следующих пределах: зг = 0,5 - 0,7, зDW = 0,6 - 0,8, изменяясь в зависимости от типа судна, его размеров, скорости, дальности плавания и т.п.

Кроме этого коэффициенты используются для приближенной оценки водоизмещения на ранних этапах определения основных элементов судов.

При сопоставлении однотипных, близких по размерам судов с одинаковыми скоростями хs и дальностями плавания r можно пользоваться коэффициентом зг, в противном случае, при различии хs или r - коэффициентом зDW, так как сравнение коэффициентов утилизации водоизмещения по чистой грузоподъемности будет непоказательным.

Чтобы установить влияние перечисленных выше факторов на величину зг и зDW, поступим следующим образом

DW = D - (Рк + Рм + Ро + Рз),

где - по формуле адмиралтейских коэффициентов.

Из этого выражения следует, что коэффициент зDW увеличивается при соответственном уменьшении относительной массы корпуса судна, удельной массы механизмов и оборудования и измерителя запаса водоизмещения. Как правило значения рк, ро, рм и рз уменьшаются с увеличением размеров судов, поэтому крупным судам, как правило, присущи более высокие значения зDW, чем более мелким судам того же назначения и с той же скоростью. Понятно, что коэффициенты утилизации водоизмещения по дедвейту у тихоходных судов оказываются выше, чем у быстроходных. Влияние на зDW отмеченных факторов показано на рис. 6.

Рис. 6. Соотношения между зDW , DW и хs для танкеров

Очевидно также, что величина зDW, характерная для судов различных типов и назначений, зависит в первую очередь от относительной массы корпуса судна рк, а также от его удельной мощности N/D (энерговооруженности) и удельной массы механизмов рм. Так, по этим причинам у рефрижераторных и пассажирских судов зDW значительно меньше, чем у универсальных сухогрузных судов, а у газовозов и химовозов, - меньше, чем у танкеров.

Все сказанное выше о коэффициенте утилизации водоизмещения по дедвейту полностью применимо и к коэффициенту утилизации водоизмещения по чистой грузоподъемности. Однако последний зависит еще от дальности плавания и удельного расхода топлива. При равных значениях зDW величина зг окажется более высокой у судна с меньшими запасами топлива (с меньшей дальностью плавания) и более экономичной энергетической установкой.

Определение водоизмещения проектируемого судна с помощью коэффициентов утилизации зDW и зг - способ наиболее простой и быстрый, но в то же время и наименее точный, причем вероятная погрешность результата будет тем больше, чем ниже значение коэффициента утилизации. Во избежание грубых ошибок в расчетах не рекомендуется использовать этот способ определения водоизмещения применительно к судам с очень низкими значениями зDW и зг - пассажирским, промысловым, буксирным и т.п.