Экономические качества судна рассматриваются в самом начале разработки его проекта. Прежде всего устанавливается экономическая целесообразность создания судна или его значение для прогресса в той отрасли народного хозяйства, для которой судно предназначается.

Достижение наилучших экономических качеств обеспечивается при выборе

1) оптимальных главных элементов судна (главных размерений, мощности установок, оснащенности и т. д.), обеспечивающих сокращение до минимума непроизводительного времени (при стоянках под погрузочно-разгрузочными операциями и т. п.) и увеличение времени нахождения судна в море за навигацию, на промысле и т. п.;

2) оптимальных режимов работы судна (скорости хода, производительности промыслового и перерабатывающего оборудования), обеспечивающих при наименьших затратах времени и энергии достижение наилучших показателей;

3) оптимальной технологии постройки судна (определение способа его постройки и назначение завода-строителя, наилучшим образом приспособленного для такого строительства). Основным экономическим качеством является рентабельность судна – окупаемость (в определенные сроки) затрат на его создание и эксплуатацию, т. е. прибыль, получаемая при эксплуатации судна (перевозка грузов, добыча и переработка продукции промысла и т. п.)

Возможна постройка судов, нерентабельность которых заранее известна, но совершенно оправданна, например постройка судов, при эксплуатации которых осваиваются новые способы получения энергии, новые районы и виды промысла, отрабатываются новые механизмы, приборы и устройства.

Мореходными качествами должны обладать как гражданские суда, так и военные корабли.

Изучением этих качеств с применением математического анализа занимается специальная научная дисциплина – теория судна.

Если математическое решение вопроса невозможно, то прибегают к опыту, чтобы найти необходимую зависимость и проверить выводы теории на практике. Только после всестороннего изучения и проверки на опыте всех мореходных качеств судна приступают к его созданию.

Мореходные качества в предмете «Теория судна» изучаются в двух разделах: статике и динамике судна. Статика изучает законы равновесия плавающего судна и связанные с этим качества: плавучесть, остойчивость и непотопляемость. Динамика изучает судно в движении и рассматривает такие его качества, как управляемость, качку и ходкость.

Познакомимся с мореходными качествами судна.

Плавучестью судна называется его способность держаться на воде по определенную осадку, неся предназначенные грузы в соответствии с назначением судна.

На плавающее судно всегда действуют две силы: а) с одной стороны, силы веса, равные сумме веса самого судна и всех грузов на нем (вычисленные в тоннах); равнодействующая сил веса приложена в центре тяжести судна (ЦТ) в точке G и всегда направлена по вертикали вниз; б) с другой стороны, силы поддержания, ил и силы плавучести (выраженные в тоннах), т. е. давление воды на погруженную часть корпуса, определяемое произведением объема погруженной части корпуса на объемный вес воды, в которой судно плавает. Если эти силы выразить равнодействующей, приложенной в центре тяжести подводного объема судна в точке С, называемой центром величины (ЦВ), то эта равнодействующая при всех положениях плавающего судна всегда будет направлена по вертикали вверх (рис. 10).

Объемным водоизмещением называется объем погруженной части корпуса, выраженный в кубических метрах. Объемное водоизмещение служит мерой плавучести, а вес вытесняемой им воды называется весовым водоизмещением D) и выражается в тоннах.

По закону Архимеда вес плавающего тела равен весу объема жидкости, вытесненной этим телом,

D = Р = Vy,

где у – объемный вес забортной воды, т/м3, принимаемый в расчетах равным 1,000 для пресной воды и 1,025 – для морской воды.

Рис. 10. Силы, действующие на плавающее судно, и точки приложения равнодействующих этих сил.

Так как вес плавающего судна Р всегда равен его весовому водоизмещению D, а их равнодействующие направлены противоположно друг другу по одной вертикали, и если обозначить координаты точки G и С по длине судна соответственно xg и хc, по ширине уg и уc и по высоте zg и zc, то условия равновесия плавающего судна можно сформулировать следующими уравнениями:

Р = D; xg = хc.

Вследствие симметрии судна относительно ДП очевидно, что точки G и С должны лежать в этой плоскости, тогда

yg = yc = 0.

Обычно центр тяжести надводных судов G лежит выше центра величины С, в таком случае

Zg › Zc

Иногда объем подводной части корпуса удобнее выразить через главные размерения судна и коэффициент общей полноты, т. е.

V = LBTб,