Открыть главное меню

Морская архитектура

Реконструкция офиса морского архитектора XIX века. Морской музей в Абердине

Морска́я архитекту́ра или морская инженерия, наряду с автомобильной инженерией и авиакосмической инженерией, является инженерной отраслью дисциплины транспортная инженерия, включая элементы машиностроения, электротехники, электроники, программного обеспечения и техники безопасности применительно к процессу проектирования, судостроения, техническому обслуживанию и эксплуатации морских судов и конструкций. Морская инженерия включает фундаментальные и прикладные исследования, проектирование, разработку, оценку конструкции, классификацию и расчеты на всех этапах жизненного цикла морского транспортного средства. Предварительный проект судна, его детальный проект, строительство, морские испытания, эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт являются основными видами деятельности. Расчеты проекта судна также требуются для изменённых судов посредством преобразования, перестройки, модернизации или ремонта. Морская архитектура также включает разработку правил безопасности и правил контроля ущерба, а также утверждение и сертификацию конструкций судов для соответствия как установленным так и не предусмотренным законодательством требованиям[1].

Морской архитектор за работой

Главные субъектыПравить

Судно — средство передвижения любого типа, эксплуатируемое в морской среде, включает суда на подводных крыльях, на воздушной подушке, подводные суда, гидросамолёты, плавсредства и стационарные или плавучие платформы[2][3].

ГидростатикаПравить

Гидростатика это изучение и определение условий, которым подвергается судно в состоянии покоя в воде, и его способности оставаться на плаву. Это включает в себя вычисление плавучести, непотопляемости и других гидростатических свойств, таких как дифферент (угол продольного наклона судна) и остойчивость (способность судна восстанавливать свое вертикальное положение после наклона ветром, морем или нагрузкой[4].

ГидродинамикаПравить

Гидродинамика это изучение движения судна под действием приложенных к нему внешних сил и моментов Также это касается изучения влияния потока воды вокруг корпуса судна, носа и кормы, а также вокруг таких объектов как лопасти гребного винта, перо руля или через туннели подруливающего устройства. С гидродинамикой таким образом связан и расчёт тяги корабля и соответственно расчёт необходимого двигателя для перемещения судна с помощью движителей (винтов, подруливающих устройств, водомётов, парусов и т. д.) и расчёт управляемости (маневрирования) - включающий в себя контроль и поддержание положения и направления судна[4].

СтруктураПравить

Структура конструкции включает в себя выбор материала конструкции, структурный анализ глобальной и локальной прочности судна, вибрации конструктивных элементов и структурных характеристик судна при движениях в море. В зависимости от типа судна, структура и дизайн будут зависеть от того, какой материал использовать, а также от его количества. Некоторые суда изготавливаются из стеклопластика, но подавляющее большинство из них изготавливаются из стали, возможно, с небольшим количеством алюминия в надстройке[5]. Вся конструкция корабля проектируется с панелями прямоугольной формы, состоящими из стальной обшивки, опирающейся на четыре края. Хотя конструкция корабля достаточно прочная, главная сила, которую он должен преодолеть - это продольный изгиб, создающий нагрузку на его корпус. Основными продольными элементами являются палуба, листы обшивки и внутреннее дно, структурно выполненые в виде решеток с дополнительными продольными (стрингеры) и поперечными (шпангоуты и бимсы) ребрами жёсткости.

 
Чертёж, показывающий форму корпуса судна

КомпоновкаПравить

Компоновочные схемы включают в себя концептуальный дизайн, распределение помещений, эргономику, планировку и доступ, которыые влияют также на противопожарную защиту, и вместимость.

ПостройкаПравить

Строительство судна зависит от используемого материала. Когда используется сталь или алюминий, применяется сварка плит и профилей после прокатки, маркировки, резки и гибки согласно структурному проектированию чертежа или модели с последующим монтажом. Склеивание используются для других материалов, таких как стеклопластик и фибропластик. Процесс постройки тщательно продумывается с учетом всех факторов, таких как безопасность, прочность конструкции, гидродинамика и компоновка судна. Каждый рассматриваемый фактор предоставляет новый вариант выбора из материалов, а также выбор для предназначения судна. Когда оценивается прочность конструкции, анализируются случаи столкновения судов и рассматриваются как в таких случаях изменяется структура судна. Поэтому свойства материалов тщательно рассматриваются, так как применённый материал на столкнувшихся судах обладает упругими свойствами. Энергия, поглощенная столкнувшимся судном, затем отклоняется в противоположном направлении, происходит явление рикошета, что предотвращает или уменьшает дальнейшие повреждения[6].

Наука и ремеслоПравить

Традиционно морская архитектура была больше ремеслом, чем наукой. Пригодность очертаний судна оценивалась с помощью полумодели судна. Неправильные формы или резкие переходы осуждались как недостатки. Это касалось такелажа, компоновки палуб и даже креплений. Использовались субъективные описания, такие как «неуклюжий», «полный» и «изящный», вместо более точных терминов, используемых сегодня. Судно описывалось и все еще описывается как имеющее «красивую» форму. Термин «красивый» предназначен для обозначения не только плавного перехода от носа к корме, но и формы, которая является «правильной». Определение того, что является «правильным» в конкретной ситуации при отсутствии окончательного вспомогательного анализа, не решено в морской архитектуре по сей день. Современные недорогие цифровые компьютеры и специализированное программное обеспечение в сочетании с обширными исследованиями в опытовых бассейнах позволяют морским архитекторам более точно прогнозировать характеристики морского транспортного средства. Эти инструменты используются для расчета статической остойчивости (неповрежденного и поврежденного судна), динамической остойчивости, сопротивления, мощности, разработки корпуса, структурного анализа и анализа слеминга (удар днищем о поверхность воды)[7]. Данные регулярно публикуются на международных конференциях, организуемых Обществом морских архитекторов и морских инженеров (англ. Society of Naval Architects and Marine Engineers(SNAME)) и другими организациями. Вычислительная гидродинамика применяется для прогнозирования реакции плавающего тела в случайной кондиции моря.

Сложности профессииПравить

Из-за сложности, связанной с работой в морской среде, морская архитектура представляет собой совместное усилие между группами технически квалифицированных специалистов, которые являются специалистами в определенных областях, часто координируемые ведущим морским архитектором[8]. Эта внутренняя сложность также означает, что доступные аналитические инструменты развиты значительно меньше, чем инструменты для проектирования самолетов, автомобилей и даже космических аппаратов. Это связано, прежде всего, с недостаточным количеством данных об окружающей среде, для которых требуется морское транспортное средство, и сложностью расчёта взаимодействия волн и ветра на структуру проектируемого объекта.

Морская архитектура России и СССРПравить

Морская архитектура в России начала развиваться со времён Петра I с началом строительства русского флота. Известными русскими и советскими архитекторами созданы некоторые важные теории касающиеся проектирования и строительства кораблей, а также сами уникальные (первые в своём роде) типы судов:

Алексей
Николаевич
Крылов
Автор классических работ по теории колебания корабля на волнении, по строительной механике корабля, теории вибрации судов и их непотопляемости, по теории гироскопов, внешней баллистике, математическому анализу и механике в приложении к кораблестроению
Степан
Осипович
Макаров
Руководитель комиссии по разработке и постройке первого в мире ледокола арктического класса «Ермак» Ледокол «Ермак»
Михаил
Петрович
Налётов
Инженер-изобретатель, создатель первого в мире подводного минного заградителя — подводной лодки «Краб» Минный заградитель «Краб»
Иван
Григорьевич
Бубнов
Корабельный инженер, математик и механик, разработчик проекта первой русской подводной лодки с двигателями внутреннего сгорания — «Дельфин» Подводная лодка «Дельфин»
Владимир
Иванович
Юркевич
Русский и американский инженер-кораблестроитель, разработал проект большого пассажирского океанского лайнера для трансатлантических маршрутов, предложив оригинальный профиль корпуса корабля, имевший своеобразные «бульбообразные» обводы «Нормандия» Лайнер «Нормандия»
Игорь
Дмитриевич
Спасский
Генеральный конструктор атомных подводных лодок, ведущий разработчик всех подводных лодок конструкторского бюро «Рубин» АПРКСН класса Антей

ПримечанияПравить

  1. Морской инженер. Дата обращения 11 октября 2019. Архивировано 11 октября 2019 года.
  2. Определение судна. Дата обращения 11 октября 2019. Архивировано 11 октября 2019 года.
  3. Convention On The International Regulations for Preventing Collisions at Sea, 1972,As Amended; IMO; ISBN 92-801-4167-8
  4. 1 2 С.Донцов, с. 4.
  5. Tupper, Eric. Introduction to Naval Architecture. — Oxford, England : Butterworth-Heinemann, 1996.
  6. Prabowo, A. R. Effects of the rebounding of a striking ship on structural crashworthiness during ship-ship collision (англ.) // Thin-Walled Structures : journal. — 2017. — Vol. 115. — P. 225—239.
  7. Определение слеминга. Дата обращения 13 октября 2019. Архивировано 13 октября 2019 года.
  8. American Society of Naval Engineers Архивировано 26 декабря 2008 года.

ЛитератураПравить

  • C.В.Донцов. Основы теории судна. — Латстар, 2001. — 136 с. — ISBN 966-7553-59-7.