Введение
Морская архитектура, или морская инженерия, – это инженерная дисциплина, охватывающая элементы машиностроения, электротехники, электроники, программного обеспечения и инженерной безопасности, применяемые к процессу проектирования, строительства, обслуживания и эксплуатации морских судов и сооружений. Морская архитектура включает в себя как фундаментальные, так и прикладные исследования, проектирование, разработку, оценку проекта (классификацию) и расчеты на всех этапах жизненного цикла морского судна. Основными видами деятельности являются предварительное проектирование судна, его детальная конструкция, строительство, ходовые испытания, эксплуатация и техническое обслуживание, спуск на воду и выход в сухой док. Расчеты конструкции судна также необходимы при его модификации (путем переоборудования, реконструкции, модернизации или ремонта). Морская архитектура также включает в себя разработку правил безопасности и правил по борьбе за живучесть, а также одобрение и сертификацию проектов судов на соответствие нормативным и вненормативным требованиям.
Naval architecture, or naval engineering, is an engineering discipline incorporating elements of mechanical, electrical, electronic, software and safety engineering as applied to the engineering design process, shipbuilding, maintenance, and operation of marine vessels and structures. Naval architecture involves basic and applied research, design, development, design evaluation (classification) and calculations during all stages of the life of a marine vehicle. Preliminary design of the vessel, its detailed design, construction, trials, operation and maintenance, launching and dry docking are the main activities involved. Ship design calculations are also required for ships being modified (by means of conversion, rebuilding, modernization, or repair). Naval architecture also involves formulation of safety regulations and damage control rules and the approval and certification of ship designs to meet statutory and non statutory requirements.
Основные темы
Слово "судно" включает в себя любые типы водоплавающих транспортных средств, в основном корабли и лодки, а также суда на воздушной подушке, экранопланы и гидросамолеты, используемые или пригодные для использования в качестве средства передвижения по воде. Основные элементы судостроения подробно рассматриваются в следующих разделах.
Гидростатическая
Гидростатика изучает условия, которым подвергается судно в состоянии покоя в воде, и его способность держаться на плаву. Это включает в себя вычисление выталкивающей силы, водоизмещения и других гидростатических характеристик, таких как осадка (мера продольного наклона судна) и остойчивость (способность судна возвращаться в вертикальное положение после наклона под воздействием ветра, волнения или условий загрузки).
Гидродинамика
Гидродинамика изучает течение воды вокруг корпуса, носа и кормы судна, а также обтекание таких элементов, как лопасти пропеллера или руля, или внутри туннелей подруливающих устройств. Сопротивление движению судна и его движители связаны с силами сопротивления при движении в воде, возникающими главным образом из-за обтекания корпуса. На основе этого выполняется расчет необходимой мощности. Движители используются для перемещения судна в воде с помощью пропеллеров, подруливающих устройств, водометных движителей, парусов и т.д. Основными типами двигателей являются двигатели внутреннего сгорания. Некоторые суда приводятся в движение электричеством, используя ядерную или солнечную энергию. Движение судна включает в себя его перемещения в условиях волнения и реакцию на волны и ветер. Управляемость (маневренность) подразумевает управление и поддержание положения и курса судна.
Структуры
Структура включает в себя выбор материала конструкции, структурный анализ глобальной и локальной прочности корпуса, вибрацию конструктивных элементов и реакцию корпуса на воздействие при движении в море. В зависимости от типа судна, конструкция и проект будут различаться как по используемому материалу, так и по его количеству. Некоторые суда строятся из стеклопластика, но подавляющее большинство – из стали, с возможным использованием алюминия в надстройке.
Наука и ремесло
Традиционно, судостроение было скорее ремеслом, чем наукой. Пригодность формы судна оценивалась по полумодели или прототипу. Неуклюжие формы или резкие переходы считались дефектными. Это касалось оснастки, планировки палубы и даже оборудования. Субъективные описания, такие как неуклюжий, полный и изящный, использовались вместо более точных терминов, применяемых сегодня. Судно было и остаётся описываемым как имеющим "правильную" форму. Термин "правильная" подразумевает не только плавный переход от форштевня к корме, но и форму, которая была "оптимальной". Определение того, что является "оптимальным" в конкретной ситуации при отсутствии однозначного подтверждающего анализа, и по сей день составляет искусство судостроения. Современные недорогие цифровые компьютеры и специализированное программное обеспечение, в сочетании с обширными исследованиями для сопоставления данных, полученных в полномасштабных испытаниях, буксировочных бассейнах и вычислительных расчетах, позволили судостроителям более точно прогнозировать характеристики морского судна. Эти инструменты используются для анализа статической остойчивости (неповрежденной и поврежденной), динамической остойчивости, сопротивления воды, мощности, разработки корпуса, прочностного анализа, моделирования захлёста волной и анализа ударов. Данные регулярно представляются на международных конференциях, спонсируемых RINA, Обществом военно-морских архитекторов и морских инженеров (SNAME) и другими организациями. Метод вычислительной гидродинамики применяется для прогнозирования реакции плавучего тела на неспокойном море.