கப்பல் கட்டடக்கலையின் அடிப்படைக் கோட்பாடுகள்

கடற்படை கட்டிடக்கலையின் அடிப்படை கோட்பாடுகள்

கப்பல் கட்டமைப்பு என்பது கப்பல்கள் மற்றும் மிதக்கும் கட்டமைப்புகளின் வடிவமைப்பு, கட்டுமானம் மற்றும் செயல்பாட்டைக் கையாளும் ஒரு அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் துறையாகும். வணிகக் கப்பல்கள், பயணிகள் கப்பல்கள், போர்க்கப்பல்கள் அல்லது ஆராய்ச்சிக் கப்பல்கள், கடலோரக் கப்பல்கள் போன்ற சிறப்பு வாய்ந்த கப்பல்களாக இருந்தாலும், பாதுகாப்பான, திறமையான, வலிமையான, நிலையான மற்றும் செயல்பாட்டுத் தேவைகளுக்கு ஏற்ற கப்பல்களை உருவாக்குவதே இதன் முதன்மை நோக்கமாகும். இந்த இலக்குகளை அடைய, கப்பல் கட்டமைப்பு பல ஒன்றோடொன்று தொடர்புடைய அடிப்படைக் கொள்கைகளைச் சார்ந்துள்ளது: மிதப்புத்தன்மை, நிலைத்தன்மை, எதிர்ப்பு மற்றும் உந்துவிசை, கட்டமைப்பு வலிமை, தளவமைப்பு மற்றும் செயல்பாடு, மற்றும் பாதுகாப்பு மற்றும் ஒழுங்குமுறை அம்சங்கள். ஒரு கப்பல் கடலில் எவ்வாறு "வாழ்ந்து" செயல்பட முடியும் என்பதைப் புரிந்துகொள்வதற்கான ஒரு அடித்தளமாக, இந்தக் கட்டுரை இந்த முக்கியக் கொள்கைகளைச் சுருக்கமாகக் கூறுகிறது.

1. மிதப்பு விசை மற்றும் ஆர்க்கிமிடீஸ் கொள்கை

கப்பல்களில் உள்ள மிக அடிப்படையான கொள்கை மிதப்பு விசை ஆகும். நீரினால் செலுத்தப்படும் மேல்நோக்கிய விசை (மிதப்பு விசை) கப்பலின் எடையைச் சமன் செய்வதால் கப்பல்கள் மிதக்கின்றன. இயற்பியல் ரீதியாக, இதை ஆர்க்கிமிடீஸ் கொள்கை விளக்குகிறது: ஒரு திரவத்தில் மூழ்கியிருக்கும் ஒரு பொருள், அது இடப்பெயர்வு செய்த திரவத்தின் எடைக்குச் சமமான ஒரு மேல்நோக்கிய விசையை உணர்கிறது.

ஒரு கப்பலைப் பொறுத்தவரை, அதன் உடற்பகுதியின் மூழ்கிய கன அளவு ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு நீரை இடப்பெயர்ச்சி செய்கிறது. கப்பலின் எடை அதிகரித்தால் (உதாரணமாக, சரக்கு காரணமாக), கப்பல் மேலும் ஆழமாக மூழ்கும். இதனால், மிதப்பு விசை மீண்டும் கப்பலின் எடைக்குச் சமமாகும் வரை, இடப்பெயர்ச்சி செய்யப்பட்ட நீரின் கன அளவு அதிகரிக்கும். இந்த நிகழ்வானது, இடப்பெயர்ச்சி (இடப்பெயர்ச்சி செய்யப்பட்ட நீரின் எடை), மிதப்பு ஆழம் (உடற்பகுதியின் மிதப்பு ஆழம்/உயரம்), மற்றும் மேல்மட்ட உயரம் ( நீர்மட்டத்திற்கு மேலே உள்ள தளத்தின் உயரம் ) ஆகிய கருத்துக்களுடன் தொடர்புடையது. கப்பல் வடிவமைப்பாளர்கள், துறைமுகத்தின் ஆழம் மற்றும் வழித்தடத்திற்கு ஏற்ற மிதப்பு ஆழத்தைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில், அலைகளில் பாதுகாப்பிற்காகப் போதுமான மேல்மட்ட உயரத்தையும் உறுதி செய்ய வேண்டும்.

2. நிலைத்தன்மை: கப்பல் அதன் நிமிர்ந்த நிலைக்குத் திரும்பும் திறன்.

மிதப்பது மட்டும் போதாது; ஒரு கப்பல் நிலைத்தன்மையுடனும் இருக்க வேண்டும். நிலைத்தன்மை என்பது, காற்று, அலைகள், சரக்கு நகர்வு அல்லது கப்பலைத் திருப்புதல் போன்றவற்றால் ஒருபுறம் சாய்ந்த பிறகு, மீண்டும் நிமிர்ந்த நிலைக்குத் திரும்பும் கப்பலின் திறனாகும். ஈர்ப்பு மையம் (G) மற்றும் மிதப்பு மையம் (B) ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பு, அத்துடன் கப்பல் சாயும்போது மிதப்பு மையத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்தைக் குறிக்கும் கோட்பாட்டுப் புள்ளியான மெட்டாசென்டர் (M) ஆகியவற்றாலும் நிலைத்தன்மை பாதிக்கப்படுகிறது.

பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு எளிய அளவீடு மெட்டாசென்ட்ரிக் உயரம் (GM) ஆகும், இது G மற்றும் M-க்கு இடையேயான தூரமாகும். GM நேர்மறையாகவும் போதுமான அளவு பெரியதாகவும் இருந்தால், கப்பல் நிலைத்தன்மையுடன் இருப்பதோடு, விரைவாக நேராகவும் (விறைப்பாகவும்) மாறும். இருப்பினும், அது மிக அதிகமாக இருந்தால், கப்பலின் ஆட்டம் பயணிகளுக்குக் கடுமையாகவும் அசௌகரியமாகவும் இருப்பதுடன், அதன் கட்டமைப்பின் மீதான சுமையையும் அதிகரிக்கும். GM சிறியதாக இருந்தால், கப்பல் "மென்மையானதாக" மாறி, மெதுவாக நகரும், ஆனால் ஒருபுறம் சாய்வதற்கான அதிக அபாயத்தைக் கொண்டிருக்கும். GM எதிர்மறையாக இருந்தால், கப்பல் நிலையற்றதாக இருப்பதோடு, கவிழ்வதற்கான சாத்தியக்கூறுகளையும் கொண்டிருக்கும்.

நிலைத்தன்மையானது ஆரம்ப நிலைத்தன்மை (சிறிய கோண நிலைத்தன்மை) மற்றும் பெரிய கோண நிலைத்தன்மை எனவும் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது. உண்மையான சூழ்நிலைகளில், வடிவமைப்பாளர்கள் GZ (சரிசெய்யும் நெம்புகோல்) வளைவைக் கருத்தில் கொள்கிறார்கள், இது பல்வேறு சாய்வுக் கோணங்களில் கப்பல் தன்னை நிமிர்த்திக்கொள்ளும் திறனை விவரிக்கிறது. மேலும், பகுதியளவு நிரப்பப்பட்ட தொட்டிகளில் உள்ள திறந்த மேற்பரப்பு விளைவு மிகவும் முக்கியமானது: தடையின்றி நகரும் திரவமானது, ஈர்ப்பு மையத்தின் உயரத்தை அதிகரித்து, நிலைத்தன்மையைக் குறைக்கக்கூடும். எனவே, தொட்டிகளின் (நிலைநிறுத்தும் திரவம், எரிபொருள், நன்னீர் ) வடிவமைப்பு மற்றும் செயல்பாடு கவனமாக நிர்வகிக்கப்பட வேண்டும்.

3. நீர்நிலை இயல் மற்றும் வயிற்றின் வடிவம்

நீர்நிலை இயல் என்பது, ஒரு கப்பல் நீரில் நிலையாக இருக்கும்போதோ அல்லது மிக மெதுவாக நகரும்போதோ அதன் சமநிலையைப் பற்றி ஆய்வு செய்கிறது. இது இடப்பெயர்வு, மிதப்பு மையம், நீர்மட்டப் பரப்பு மற்றும் கட்டை குணகம் (Cb) போன்ற வடிவக் குணகங்கள் போன்ற அளவுருக்களைத் தீர்மானிக்கிறது. கப்பலின் உடற்பகுதியின் வடிவம், அதன் சுமை தாங்கும் திறன், நிலைத்தன்மை மற்றும் அலைகளில் பயணிக்கும் திறன் ஆகியவற்றைப் பாதிக்கிறது.

பொதுவாக, "முழுமையான" உடற்பகுதிகள் (அதிக Cb) பெரிய சரக்குக் கப்பல்கள் மற்றும் எண்ணெய்க் கப்பல்களுக்குப் பொருத்தமானவை, ஏனெனில் அவை அதிக அளவிலான சரக்குகளைத் திறமையாகக் கொண்டு செல்கின்றன. "மெல்லிய" உடற்பகுதிகள் (குறைந்த Cb) வேகமான கப்பல்களுக்குப் பொருத்தமானவை, ஏனெனில் அவை குறைந்த எதிர்ப்பைக் கொண்டுள்ளன. இருப்பினும், மெல்லிய உடற்பகுதிகளில் பொதுவாக சரக்கு வைப்பதற்கான இடம் குறைவாகவே இருக்கும், மேலும் அவற்றின் நிலைத்தன்மை மற்றும் சுலபமாகக் கையாளும் திறனுக்குக் கூடுதல் கவனம் தேவைப்படுகிறது.

4. எதிர்ப்பு மற்றும் உந்துவிசை

பயணம் செய்யும்போது, ​​ஒரு கப்பல் நீர் மற்றும் காற்று எதிர்ப்பை எதிர்கொள்கிறது. மொத்த எதிர்ப்பானது பல கூறுகளை உள்ளடக்கியது: கப்பல் உடலின் மேற்பரப்பில் நீர் பாய்வதால் ஏற்படும் உராய்வு எதிர்ப்பு, அலை உருவாவதால் ஏற்படும் அலை உருவாக்கும் எதிர்ப்பு , மற்றும் மேற்பரப்பின் சொரசொரப்பு, துணை உறுப்புகள் (சுக்கான், தண்டு, அடிமட்டக் கீல்) மற்றும் காற்று ஆகியவற்றால் ஏற்படும் கூடுதல் எதிர்ப்பு.

ஆகையால், கப்பல் வடிவமைப்பானது அதன் உடற்பகுதியின் வடிவம், வடிவமைப்பு வேகம் மற்றும் உந்துவிசை அமைப்பு (இயந்திரம், சுழலி, நீர்ப்பீச்சு அல்லது கலப்பின அமைப்பு) ஆகியவற்றைச் சமநிலைப்படுத்த வேண்டும். வர்த்தகக் கப்பல்களைப் பொறுத்தவரை, எரிபொருள் சிக்கனம் ஒரு முன்னுரிமையாகும். எனவே, உடற்பகுதியின் கோட்டு வடிவமைப்பு (கோட்டுத் திட்டம்), அதிக செயல்திறன் கொண்ட சுழலிகளைத் தேர்ந்தெடுத்தல், குமிழ் வடிவ முன்பகுதிகளைப் பயன்படுத்துதல் மற்றும் பாசிப் படிவுத் தடுப்பு வண்ணப்பூச்சு மூலம் பாசிப் படிவைக் கட்டுப்படுத்துதல் ஆகியவற்றின் மூலம் உகப்பாக்கம் மேற்கொள்ளப்படுகிறது.

உந்துவிசை என்பது ஒரு கப்பலை முன்னோக்கிச் செலுத்துவது மட்டுமல்ல, அதைத் திருப்புதல், நிறுத்துதல் மற்றும் பாதையைத் தக்கவைத்தல் உள்ளிட்ட சூழ்ச்சித் தேவைகளுடன் ஒருங்கிணைப்பதும் ஆகும். சுக்கான் வடிவமைப்பு, சுழலி-சுக்கான் இடைவினை மற்றும் முன்பக்க உந்துவிசைகள் போன்ற கூடுதல் உபகரணங்கள், குறிப்பாகக் குறுகிய துறைமுகங்களில் அடிக்கடி நங்கூரமிடும் கப்பல்களுக்கு மிகவும் முக்கியமானவை.

5. கடல் பயணத் திறன்: அலைகளில் கப்பலின் நடத்தை

கடல் நிலைத்தன்மை என்பது கொந்தளிப்பான கடலில் ஒரு கப்பல் பாதுகாப்பாகவும் வசதியாகவும் செயல்படும் திறனாகும். ஒரு கப்பல் முன்னோக்கிச் செல்வது மட்டுமல்லாமல், மேல்நோக்கு இயக்கம், கீழ்நோக்கு இயக்கம், கீழ்நோக்கு இயக்கம், கீழ்நோக்கு இயக்கம், பக்கவாட்டு இயக்கம் மற்றும் மேல்நோக்கு இயக்கம் ஆகிய ஆறு விதமான இயக்கச் சுதந்திர நிலைகளையும் அனுபவிக்கிறது.

கடல் பயணத் திறன் வடிவமைப்பானது, கப்பலின் முன்பகுதி வடிவம், கப்பலின் நீளம், நிறைப் பரவல், மற்றும் அடிமட்டக் கீல்கள், துடுப்பு நிலைப்படுத்திகள் அல்லது உருள்-எதிர்ப்புத் தொட்டிகள் போன்ற உருள்-தணிக்கும் சாதனங்களைக் கருத்தில் கொள்கிறது. பயணிகள் கப்பல்களைப் பொறுத்தவரை, சௌகரியம் ஒரு முக்கிய காரணியாகும், ஏனெனில் அதிகப்படியான அசைவு கடல் நோயை ஏற்படுத்தக்கூடும். பணிப் படகுகள் அல்லது இராணுவக் கப்பல்களைப் பொறுத்தவரை, ஹெலிகாப்டர் தரையிறக்கங்கள், படகு ஏவுதல்கள் அல்லது தள உபகரணங்களைப் பயன்படுத்துதல் போன்ற செயல்பாடுகளின் திறனை கடல் பயணத் திறன் தீர்மானிக்கிறது.

6. கப்பல் கட்டமைப்பு மற்றும் பொருட்களின் வலிமை

கப்பல்கள் என்பவை சிக்கலான சுமைகளுக்கு உட்பட்ட பெரிய கட்டமைப்புகள் ஆகும். முக்கிய சுமைகளில் நிலைச் சுமைகள் (சுய எடை மற்றும் சரக்கு) மற்றும் இயக்கச் சுமைகள் (அலைகள், முன்பக்க மோதல், இயந்திர அதிர்வு மற்றும் பொருட்களின் சோர்வு) ஆகியவை அடங்கும். ஒட்டுமொத்தமாக, அலைகள் மற்றும் எடையின் பரவல் காரணமாக, கப்பலின் அடிப்பாகம் மேல்நோக்கி உப்பிப் புடைத்தல் (ஹாகிங்) மற்றும் கீழ்நோக்கித் தாழ்ந்து போதல் (சாகிங்) போன்ற நிலைகளுக்கு உள்ளாகலாம்.

கப்பல் வலிமையாகவும் அதே சமயம் இலகுவாகவும் இருப்பதை உறுதி செய்வதற்காக, கட்டமைப்பு வடிவமைப்பாளர்கள் தகடுகள் மற்றும் வடிவங்களின் பரிமாணங்களையும், கப்பல் உடற்பகுதிகள், தடுப்புச் சுவர்கள் மற்றும் வலுவூட்டிகளின் அமைப்பையும் நிர்ணயிக்கின்றனர். எஃகு அதன் வலிமை மற்றும் சிக்கனம் காரணமாக கப்பல்களுக்கான முக்கியப் பொருளாகத் தொடர்கிறது, ஆனால் மேல்புற எடையைக் குறைப்பதற்காக (இது நிலைத்தன்மைக்கும் நன்மை அளிக்கிறது) அதிவேகக் கப்பல்கள் மற்றும் மேற்கட்டுமானங்களில் அலுமினியம் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கலப்புப் பொருட்கள் அவற்றின் அரிப்பு எதிர்ப்புத் திறன் மற்றும் குறைந்த எடை காரணமாக சிறிய கப்பல்கள் மற்றும் சில குறிப்பிட்ட பாகங்களில் பிரபலமடைந்து வருகின்றன .

கட்டமைப்பு வலிமையானது கப்பலின் ஆயுட்காலம் மற்றும் பராமரிப்புச் செலவுகளுடன் நேரடியாகத் தொடர்புடையது. முறையான விரிவான வடிவமைப்பு, எதிர்மின் பாதுகாப்பு, பூச்சு அமைப்புகள் மற்றும் வழக்கமான ஆய்வுகள் ஆகியவற்றின் மூலம் அரிப்பு, விரிசல் மற்றும் உருக்குலைவு ஆகியவை தடுக்கப்பட வேண்டும்.

7. தளவமைப்பு (பொதுவான அமைப்பு) மற்றும் செயல்பாட்டுப் பணிகள்

வடிவமைப்பு கோட்பாடுகள் நீரியல் இயக்கவியல் மற்றும் கட்டமைப்பையும் தாண்டி விரிவடைகின்றன; கப்பல் அதன் செயல்பாட்டுப் பணிகளை நிறைவேற்ற வேண்டும். பொது ஏற்பாடுகள் (GA) இயந்திர அறை, தொட்டிகள், சரக்கு அறைகள், தங்குமிடங்கள், வழிசெலுத்தல் பாலம், வெளியேறும் வழிகள் மற்றும் பராமரிப்பு அணுகல் ஆகியவற்றின் இருப்பிடத்தை வரையறுக்கின்றன.

இந்த இடஞ்சார்ந்த பரவல், நிலைத்தன்மை (ஈர்ப்பு மையத்தின் நிலை), பாதுகாப்பு (ஆபத்தான பகுதிகள் மற்றும் தீ அபாய மண்டலங்களைப் பிரித்தல்), மற்றும் செயல்பாட்டுத் திறன் (சரக்கு ஏற்றுதல் மற்றும் இறக்குதல் பாதைகள், கிரேனுக்கான அணுகல் வழி, மற்றும் ரோ-ரோ சரிவுப் பாதைகள்) ஆகியவற்றைப் பாதிக்கிறது. சீரற்ற அமைப்பின் காரணமாக, ஒரு கப்பல் அதிக ஆற்றல் செலவு மிக்கதாகவோ, இயக்குவதற்குக் கடினமானதாகவோ அல்லது அசௌகரியமானதாகவோ மாறக்கூடும். எனவே, கப்பல் வடிவமைப்பாளர்கள், தாங்கள் வடிவமைத்த அமைப்பு நிஜ உலகில் செயல்படுவதை உறுதி செய்வதற்காக, இயந்திரவியல், மின்சாரவியல், பாதுகாப்பு மற்றும் இயக்குபவர் பொறியாளர்களுடன் இணைந்து பணியாற்றுகிறார்கள்.

8. பாதுகாப்பு, ஒழுங்குமுறை மற்றும் சுற்றுச்சூழல்

நவீன கப்பல்கள், SOLAS (கடலில் உயிர் பாதுகாப்பு), MARPOL (மாசு தடுப்பு) மற்றும் சுமைக்கோட்டு மாநாடு போன்ற வகைப்பாட்டு விதிமுறைகள் மற்றும் சர்வதேச உடன்படிக்கைகளுக்கு இணங்க வேண்டும். இந்த விதிமுறைகள், நீர்புகா தடுப்புச் சுவர்களின் வடிவமைப்பு, தீயணைப்பு அமைப்புகள், சேத நிலைத்தன்மை மற்றும் புகை வெளியேற்றக் கட்டுப்பாடுகள் ஆகியவற்றைப் பாதிக்கின்றன.

சுற்றுச்சூழல் அம்சங்கள் பெருகிய முறையில் முக்கியத்துவம் பெறுகின்றன: ஆற்றல் திறன், குறைக்கப்பட்ட SOx/NOx உமிழ்வுகள், குறைந்த கந்தக எரிபொருள்கள், LNG அல்லது கலப்பின மின்கல அமைப்புகளின் பயன்பாடு, மற்றும் கழிவுகளைக் குறைக்கும் வடிவமைப்புகள் ஆகியவை இதில் அடங்கும். கப்பலின் உடற்பகுதி வடிவம் மற்றும் உந்துவிசைத் தேர்வு கூட எரிபொருள் நுகர்வையும் கார்பன் தடத்தையும் குறைக்கப் பங்களிக்க முடியும்.

மூடுகிறது

கப்பல் வடிவமைப்பின் அடிப்படைக் கோட்பாடுகள் இயற்பியல், பொறியியல் மற்றும் செயல்பாட்டுத் தேவைகளை ஒன்றிணைக்கின்றன. மிதப்புத்திறன் ஒரு கப்பல் மிதப்பதை உறுதி செய்கிறது; நிலைத்தன்மை அதைப் பாதுகாப்பாக வைத்திருக்கிறது; கப்பல் உடற்பகுதியின் வடிவம், எதிர்ப்புத்திறன் மற்றும் உந்துவிசை ஆகியவை செயல்திறனைத் தீர்மானிக்கின்றன; கடலில் பயணிக்கும் திறன், அலைகளைத் தாங்கும் கப்பலின் திறனை உறுதி செய்கிறது; கட்டமைப்பு வலிமை கப்பல் உடற்பகுதியின் ஒருமைப்பாட்டை உறுதி செய்கிறது; தளவமைப்பு செயல்பாடு மற்றும் பயன்பாட்டு எளிமையை வழங்குகிறது; மேலும் விதிமுறைகளும் சுற்றுச்சூழலும் பாதுகாப்பு மற்றும் நவீன பொறுப்புணர்ச்சிக்கான பாதுகாப்புகளை வழங்குகின்றன. இந்தக் கோட்பாடுகளின் ஒன்றோடொன்று இணைந்த தன்மையைப் புரிந்துகொள்வது, கப்பல்கள் வெறும் "போக்குவரத்துக் கருவிகள்" மட்டுமல்ல, மாறாக மிகவும் சவாலான சூழல்களில் ஒன்றான கடலில் செயல்படுவதற்காக நுணுக்கமாக வடிவமைக்கப்பட்ட ஒருங்கிணைந்த அமைப்புகள் என்பதை நாம் காண உதவுகிறது.