Laevateooria (0)

1. Laevageomeetria
LAEVATEOORIA
Laevateooria on rakendusteadus laeva tasakaalust ja liikumisest , mis määrab navigatsiooniks vajalikud laeva omadused – ujuvuse, püstuvuse, uppumatuse, õõtsuvuse ja käikuvuse – matemaatiliste arvutustega või eksperimentaalsete uuringutega.
Laevateooria
Staatika
Dünaamika
Tugevus
Ujuvus
Püstuvus
Uppumatus
Laev lainetuses
Käikuvus
Staatiline püstuvus
Dünaamiline püstuvus
Õõtsumine
Käiturid
Püstuvus lainetuses
Käikuvus lainetuses
Mõisted, tähised ja ühikud
IMO ringkirjaga (IMO MSC/Circ. 920 15.06.1999) on Lastimise ja püstu-vuse tüüpjuhendis rahvusvaheliselt kohustuslikud laevanduses kasutatavad mõisted, tähised ja ühikud, mis on alljärgnevas tabelis.
Term
Mõiste
Tähis
SI-ühik
After perpendicular
Ahtri loodsirge

AP

-
Fore perpendicular
Vööri loodsirge
FP
Baseline
Baasliin
BL
Heel angle
Kreeninurk
 ()
/rad
Length overall
Laeva maksimaalne pikkus
LOA
m
Length between perpendiculars
Pikkus loodsirgete vahel
LPP
m
Breadth (beam)
Laius
B
m
Depth
Parda kõrgus
D
m
Freeboard
Vabaparda kõrgus
f
m
Aft keel draught
Ahtri kiilusüvis
TAK
m
Fore keel draught
Vööri kiilusüvis
TFK
m
Trim
Trimm
t
m
Displacement volume
Mahuline veeväljasurve
 (DISV)
m3
Displacement mass
Mass-veeväljasurve
 (DISM)
t
Waterplane area coefficient
Veeliinitasandi täidlustegur
CWP
Block coefficient
Üldtäidlus- e. plokktegur
CB
Ship ’s speed
Laeva kiirus
v
sõlm
Density
Tihedus

t/m3
X of centre of gravity
Raskuskeskme abstsiss
XG (LCG)
m
X of centre of bouyancy
Ujuvuskeskme abstsiss
XB (LCB)
m
Centre of bouyancy above keel
Ujuvuskeskme aplikaat
KB (VCB)
m
Centre of gravity above keel
Raskuskeskme aplikaat
KG (VCG)
m
Moment trim 1 cm
Moment, mis trimmib 1 cm
MTC
tm/cm
Ton per 1 cm draught
Tonniühik 1 cm süvise kohta
TPC
t/cm
X of centre of flotation
Veeliinitasandi keskme abs.
XF (LCF)
m
1. LAEVAGEOMEETRIA
1.1. Teoreetiline joonis
Täpne ülevaade laevakere kujust antakse tema teoreetilise joonisega joon.1, mis on aluseks ujuvuse, püstuvuse ja uppumatuse arvutamisel, samuti laeva üldjooniste ning tema kere tööjooniste koostamisel.
Laeva teoreetilised joonised on küllaltki väikestes mõõtkavades, tavaliselt 1:50 või 1:100. Neilt võetud mõõdud ei ole laevaosade valmistamiseks piisavalt täpsed. See probleem lahendatakse mõõtes poolplaani jooniselt igal veejoonel asetsevate punktide järgi poollaiused e. poolordinaadid kohtadest , kus veeliin lõikab kere teoreetilisel joonisel toodud kaari. Neid punkte nimetatakse plaasi (plaas e. vormipõrand on suur tasand, harilikult sellekohane saali põrand, kus joonestatakse laeva teoreetiline joonis mõõtkavas 1:1; 1:5 või 1:10 – Mereleksikonist.) poolordinaatideks või inglise päraselt ‘ofsettideks’ (Offsets). Seejärel koostatakse neist plaasi poolordinaatide tabel (Offset Table). See tabel on suure tähtsusega algarvutuste teostamisel, aga ka laevateooria õppetöös.
Horisontaalsel võrgustikul on näidatud teoreetiliste veeliinide asetus, mille lõiked joonestatakse teoreetiliste veeliinidena poollaiusele e. poolplaanile. See on vertikaalprojektsioon, millel on näidatud veeliinide ja ülateki kuju. Reeglina baasliini veeliin on 0WL ja järgmised kindla vahemaa – T – järel: 1WL; 2WL; … ; nWL.
NB! Mitte kasutada T tähistamisel matemaatikast tuntud ΔT, sest Δ on laevanduses mass-veeväljasurve tähis. IMO MSC/Circ. 920 15.06.99.
Teoreetiliste kaarte joonis e. korpus – see on piki horisontaalne projektsioon põiklõigete teoreetilisel joonisel, kus võib näha poolplaani võrgustikule märgitud teoreetiliste kaarte kuju. Vööripoolsed teoreetilised kaarte pooled (laev on sümmeetriline CL tasandi suhtes) näidatakse paremal ning ahtripoolsed vasakul pool korpuse joonisel. Teoreetiliste kaarte joonestamiseks jagatakse laeva loodsirgete vaheline pikkus tavaliselt 20 võrdeks osaks (väikestel laevadel ja õppetöös 10-ks, väga suurtel laevadel ka 40-ks). Teoreetiliste kaarte numeratsioon kogu maailmas algab ahtriloodist 0-ga ja lõpeb vööriloodis tavaliselt 20-ga. Ainult USA-s ja Venemaal algab numeratsioon vöörist.
Teoreetilist kaartevahet nimetatakse ka spandivaheks (v.k. шпация), mida tähistatakse – L= Lpp/10. Teoreetiliste kaarte arvu suurendatakse sageli ahtri ja vööriosas nn. poolkaartega, näiteks ahtris ½; 1½ ja vööris 8½; 9½ , mis tagab täpsemad arvutustulemused .
Laeva teoreetilise joonise külgvaade e. profiil joonestatakse kontrol-limaks, et veeliinide ja kaarte lõikejooned on õiged, mõned vööri- ja ahtri batoksid, mis näitavad vööri ja ahtrit läbivate vertikaaltasandite lõikejoonte kuju – batoksi tasandid on CL-st kaugenedes I ; II ; jne. see on horisontaalprojektsioon , millel on kujutatud laeva pikikuju, täävi ja ahtri kuju (CL lõige). Mõnikord nimetatakse seda projektsiooni ka ‘külje teoreetiliseks jooniseks’ näiteks vene keeles ongi profiil – бок .
Samuti kasutatakse vähemalt üht diagonaaltasandi lõiget, mis tavaliselt algab DWL ja CL lõikepunktist ja läbib kimmi . Lõikejoon – diagonaal (v.k. – рыбина) kantakse poolplaani veejoonte CL tasandi joonest allapoole. Järgneb lõplik lõikejoonte korrektuur . Ülitäpne võrgustik on nõutav – ilma selleta korrektuur ei õnnestugi.
Ahtri profiil Veeliin Poolplaan Korpus Kaar Batoks Vööri profiil
(AP)0 1 2 3 4 6 8 10(MS) 12 14 16 17 18 19 20(FP)
Joon. 1. Teoreetiline joonis – kalalaev SRT
Traditsiooniline projekteerimise joonis on ka laeva välisplaadistuse pinna- laotus , mis koosneb kerelaotusest ja tekiplaanidest. Need on õiges mastaabis joonestatud plaanid, mis näitavad kere kõiki plaate . Neil on näidatud ka palju teisi detaile nagu kaared, floorid , teki stringerid, stringerid jne. Osalised plaanid on lihtsustatud ning mõeldud vaid näitamaks kere- ja tekiplaadistuse asetust.
Plaadistuse märgistamisel vööd tähistatakse tähtedega alates kiilust väljapoole lugedes, kusjuures kiiluvöö on vöö 'A'. Iga vöö plaadid nummerdatakse tavaliselt ahtrist vööri suunas. Näiteks plaat D5 oleks ahtrist viies plaat kiilust neljandas vöös.
1.2. Laeva põhimõõtmed
Esmatähtsad on laevade maksimaalsed ja gabariitmõõtmed, mis määravad laeva võimalused sadamate kasutamisel , dokkimisel, kanalite läbimisel ja üldise navigatsiooni ala e. laevatee (v.k. фарватер) valikul .
LOA või LOA – maksimaalne või üldpikkus.
Horisontaalne maksimaalne vahemaa vööri kõige kaugema punkti ja ahtri taha ulatuva punkti vahel.
B – maksimaalne laius.
Horisontaalne maksimaalne vahemaa vertikaalsete parda puutujate vahel miidlis.
TKA või TKF – maksimaalne süvis kiilult (kas ahtris või vööris).
Laeva kiilu veealuse madalaima punkti vertikaalne kaugus veepinnani.
Peale maksimaalsete mõõtmete on veel olulised:
LPP või LBP – laeva pikkus loodsirgete (AP ja FP) vahel.
Ahtri roolitelje ja vööri veetasandi puutepunkti vahel.
AP – ahtri loodsirge ja FP – vööri loodsirge.
D – laeva parda kõrgus kiilult ülemise tekini.
f – vabaparda kõrgus ülemise tekini (määrab klassifikatsiooni ühing).
TKM – süvis kiilult miidlis e. TKM = 0,5(TKA + TKF).
t – trimm (varem ka diferent ) e. t = TKF – TKA.
1 LOA 2
AP f FP
MP ()
LPP
4
3
WL
D B
T
5
6
Inglise keeles

Eesti keeles

Vene keeles

MP
Midship
Miidel
Мидель
1
Sheer aft
Ahtri pikinõgusus
Кормовая седловатость
2
Sheer forward
Vööri pikinõgusus
Носовая седловатость
3
Camber
Teki põikkumerus
Погиб палубы
4
Tumblehome
Parda püstkitsenemine
Завал борта (верт.)
5
Rise of floor
Flooritõus
Подъем флора
6
Flat of keel
Horisontaalne kiil
Горизонтальный киль
Joon. 2. Laeva mõõtmed

Laeva täidlustegurid
Laeva veealuse osa kuju e. ujuvuskuju iseloomustavad järgmised dimensioonita suurused, nn. täidlustegurid, mis ligikaudselt iseloo-mustavad laeva. Tegurite abil hinnatakse laeva veetakistust, püstuvust jt. meresõidu omadusi. Kasutatavamad tegurid on:
– veeliinitasandi tegur CWP – veeliiniga piiratud tasandiosa pindala AWP suhe ristküliku pindalasse, mille küljed on L ja B :
– keskkaaretasandi tegur CM – laeva põiklõike allpool veeliini oleva osa pindala keskkaare kohal AM suhe ristküliku pindalasse, mille küljed on B ja T :
– üld- e. blokktegur CB – laeva veealuse osa ruumala ehk mahulise veeväljasurve  suhe risttahuka ruumalasse, mille servad on L , B ja T :
– pikiprisma tegur Cp – laeva ruumilise veeväljasurve  suhe silinderprisma ruumalasse, mille põhjapin- dala on AM ja kõrgus L :
– püstprisma tegur Cvp – laeva ruumilise veeväljasurve  suhe silinderprisma ruumalasse, mille põhjapind-ala on AWP ja kõrgus T :
Tegureid CWP , CM ja CB nimetatakse sõltumatuteks põhiteguriteks, tegureid Cp ja Cvp aga nendest tuletatud teguriteks .
1.4. Laeva trimm
Laeva trimmiks (vene keeles посадка судна) nimetatakse tema asendit veepinna suhtes. Laeva trimm, järelikult ka tema veeliini tasandi paiknemine , on üldjuhul määratav kolme parameetriga:
– keskmine süvis TM , mis mõõdetakse keskkaaretasandis ehk miidlis – praktikas arvutatakse laeva keskmine süvis vööri- ja ahtrisüvise keskmisena (TF + TA)/2 ;
– kreeninurk  (θ) (USA-s, Venemaal, Saksamaal… on θ) , mis on keskkaaretasandi ja veeliinitasandi lõike ning põhitasandi vaheline nurk – praktikas näitab kreeninurka roolikambri krenomeeter ;
– trimminurk ψ (vene keeles угол дифферента) , mis on püstpiki-tasandi ja veeliinitasandi lõike ning põhitasandi ehk rõhttasandi vaheline nurk – praktikas piirdutakse vööri- ja ahtrisüvise vahe leidmisega ja nimetatakse samuti trimmiks t (vene keeles дифферент) – arvutatakse t = TF - TA .
Kuna laevadel ekspluatatsioonis peale lastimist on kreeninurk lubamatu, siis laeva trimmi määrab: keskmine süvis TM ning vööri- ja ahtrisüvise vahe e. trimm t mõõdetud püstsirgetel (vööris vee puutepunktis ja ahtris roolipalleri telgjoonel).
1.5. Laeva koordinaatide süsteem
Laeva staatikas on kasutusel ristkoordinaatide süsteem, mis on laevaga seotud nii, et algpunkt on lõikepunkt kolme omavahel risttasandil:
– CL-tasand e. keskliinitasand (varem ka venepärane diametraaltasand DT e. ДП – диаметральная плоскость);
– BL-liin e. baasliinitasand;
– miidlitasand e. MS-tasand (MS asendatakse sageli sümboliga ).
Positiivseks koordinaatide suunaks on:
– 0x e. abstsiss – miidlist vööri (lääne kirjanduses sageli vastupidi);
– 0y e. ordinaat – CL-tasandist paremale (tüürpoordi);

• 0z e. aplikaat – BL-tasandist üles, mis antakse reeglina miidli kiilupunktist, näiteks laeva masskeskme aplikaat ZG asemel KG.
  

3