Основа основ проекта – теоретический чертёж
В предыдущей статье мы познакомились со основными размерениями судна. В этой же заметке я расскажу об основе основ при проектировании лодки – о теоретическом чертеже (ТЧ), и о вариантах его построения. Можно сказать, что теоретический чертёж судна определяет его обводы. Обводы – множество линий, определяющих форму корпуса лодки, и соответственно его гидродинамические характеристики (характеристики корпуса при движении в водной среде). Построение ТЧ я буду рассматривать применительно к использованию программы 3D – проектирования ( а точнее программы Rhino, которую я изучил и использую на практике).
Как я думаю, существуют два основных способа построения ТЧ в программе 3D – проектирования. С помощью первого способа мы из "кусочков" NURBS – поверхностей строим модель корпуса будущей лодки (в идеале - из одной поверхности, трансформируя её так, чтобы получился корпус (или его половинка)), состоящую из заведомо разворачиваемых на плоскость элементов обшивки. Затем из линий созданной модели мы строим ТЧ (собственно он нам уже будет и не очень нужен, так как из модели мы сможем получить развертки (выкройки) элементов корпуса, соединив которые мы получим корпус) . Этот способ, я думаю, мы рассмотрим на практике в одном из уроков. Второй способ (классический) заключается в построении ТЧ по линиям обводов, начерченных в трёх проекциях. Это вид сверху (проецирование на основную плоскость ОП), вид спереди (проецирование на диаметральную плоскость ДП ) и вид сбоку (проецирование на плоскость мидель – шпангоута). Эти плоскости называются основными и показаны на рисунке. Затем, по уже этим линиям мы можем создать 3D – модель.
ДП – вертикальная плоскость, делящая лодку на две части в продольном направлении. Пересечение плоскостью корпуса судна даёт линии киля, форштевня, ахтерштевня (то же самое что и форштевень, только с кормы) и верха палубы.
ОП – горизонтальная плоскость, на которой "стоит" киль лодки (касательная к линии киля). Пересечение ДП и ОП даёт основную линию – ОЛ. У судов, не имеющих горизонтального участка киля ОП, располагают ниже киля.
Плоскость миделя – вертикальная поперечная плоскость, проходящая посередине длины судна, обычно через наиболее полное сечение. Обозначается специальным значком, изображённым на рисунке.
Если параллельно основным плоскостям, с определённым шагом расположить секущие плоскости, то мы на проекциях можем получить вспомогательные линии, характеризующие форму корпуса.
Секущие плоскости, расположенные параллельно плоскости миделя, (плоскости шпангоутов) дадут нам на чертеже линии теоретических шпангоутов. Они будут расположены на виде сбоку программы 3D – проектирования. На ТЧ этот вид называется "корпус", Так как корпус судна симметричен ДП, то на ТЧ изображают справа от линии ДП линии носовых шпангоутов, а слева – кормовых.
Секущие плоскости, расположенные параллельно ОП, (плоскости ватерлиний) дадут нам на чертеже линии ватерлиний. В программе 3D – проектирования они будут изображаться на виде сверху. В ТЧ этот вид называется "полуширота". Название вида произошло оттого, что на нём отображается только одна половина судна (обычно – левая).
Секущие плоскости, расположенные параллельно ДП, (плоскости батоксов) дадут нам на чертеже линии батоксов. . В программе 3D – проектирования они будут изображаться на виде спереди. В ТЧ этот вид называется "бок".
На следующих рисунках приведены различные проекции ТЧ лодки конструктора – любителя Данилова, построенный, в программе Rhino, а под рисунками приведена таблица плазовых ординат, используемых при построении. Как быстро построить подобный ТЧ (да и саму модель) Вы можете узнать, если подпишитесь на наш бесплатный видеокурс.
Проекция "Полуширота" на виде "Top":
Проекция "Бок" на виде "Front":
Проекция "Корпус" на виде "Right":
Какие же линии мы можем увидеть на ТЧ? Хочется отметить, что линии ТЧ принято обозначать буквами и нумеровать. Шпангоуты обозначаются "шп." и нумеруются от носа к корме. Ватерлинии нумеруются снизу вверх, и обозначаются ВЛ. Батоксы (Б)– от ДП по направлению к борту. Чем сложнее обводы, тем больше сечений надо для воспроизведения формы на чертеже. В нашем примере, форма корпуса глиссирующего типа очень проста, поэтому на ТЧ мы не увидим многих линий. Вместо ватерлинии и батоксов мы можем видеть линии редана (Р), скулы (Ск), борта (ЛБ), фальшборта (ФБ). Замечу, что каждая из этих линий на ТЧ, является аналогом ватерлинии или батокса. Повторюсь, что на проекции "бок" (вид "спереди") эти линии будут являться ватерлиниями, а на проекции "полуширота" (вид "сверху") – батоксами.
Координатная сетка (с одинаковым шагом между линиями) в программе проектирования представляет так называемую сетку теоретического чертежа. Хочется отметить, что основным свойством ТЧ является согласованность всех его точек между всеми тремя проекциями. Так, например, точка на линии борта (ЛБ), в месте пересечения со шпангоутом В, на проекции "полуширота", будет соответствовать точке пересечения шпангоута В с ЛБ на проекции "бок". Можно сказать, что у этих точек будут одинаковые Х-координаты. Или расстояние от этой точки до ДП в прекции "бок" (вид "спереди") будет соответствовать расстоянию от ней до ДП в проекции "корпус" (вид "сбоку"). Благодаря программе 3D – проектирования, эта взаимосвязь будет получаться автоматически при создании ТЧ из кривых 3D – модели.
При использовании систем автоматизированного проектирования точность построения ТЧ будет определятся погрешностью "машинного построения", которая характеризуется очень небольшой величиной (порядка 0.01мм). На практике, для построения корпуса, конструктор – любитель часто сталкивается с необходимостью перенесения линий ТЧ на плаз (плоскость, где осуществляется разбивка ТЧ) в натуральную величину. Обычно, достаточно нанесения линий проекции "корпус". Это построение называется плазовой разбивкой. Оно должно быть выполнено очень аккуратно, чтобы избежать изменения форм корпуса от заданного.
Обводы судов можно охарактеризовать некоторыми безразмерными величинами, которые позволяют судить об их мореходных качествах. Коэффициент полноты водоизмещения или общей δ полноты связывает линейные размеры корпуса с объёмным водоизмещением:
δ (CB ) =V/L*B*T.
Напомню, что величины L, B, Т были рассмотрены в предыдущей статье, и они обозначают следующее: L,м – длина корпуса по конструктивной ватерлинии (КВЛ); В,м – наибольшая ширина корпуса в плоскости КВЛ; а Т,м – осадка судна. Чем меньше этот коэффициент, тем острее обводы судна и меньше полезный объём корпуса ниже ватерлинии. В скобках приведены обозначения, исользуемые в плагине RhinoMarine.
Коэффициент полноты мидель-шпангоута:
β (Cx) = Sm/Т*B,
где Sм, м2 – площадь погруженной части миделя. Этот коэффициент косвенным образом характеризует продольное распределение объёма и влияние обводов судна на ходкость судна.
Однако более характерным является призматический коэффициент φ (Cp ) или коэффициент продольной полноты, который является отношением объёмного водоизмещения к объёму призмы, с основанием в виде площади погруженной части миделя и с высотой в виде длины корпуса по КВЛ:
φ (Cp) = V/Sm*L.
Коэффициент полноты площади ватерлинии
α (CWP) =S/L*B,
где S – площаь корпуса в плоскости ватерлинии. Он показывает как заострена ватерлиния в оконечностях, и показывает какую роль играют обводы в начальной остойчивости судна. С увеличением коэффициента повышается остойчивость, но ухудшается ходкость и обтекаемость водоизмещающего судна. На ходкость же глиссирующего корпуса, когда он при движении как бы "всплывает" это коэффициент влияния не оказывает.
Эти коэффициенты связаны между собой по следующее формуле:
φ=δ/β.
На этом данную статью хочу закончить, в следующей мы, как я думаю, поговорим о типах корпусов, и их обводах.
