Arhitectura marine (ingineria maritimă), alături de ingineria auto și ingineria aerospațială , este ramura de inginerie a disciplinei - ingineria transporturilor , în legătură cu procesul de proiectare , construire , întreținere și exploatare a navelor și structurilor marine.[ ce? ] .
Proiectarea preliminară a navei, proiectarea sa detaliată, construcția, probele pe mare, operarea, întreținerea și repararea sunt principalele activități; Calculele de proiectare a navei sunt, de asemenea, necesare pentru navele modificate prin conversie, reconstrucție, modernizare sau reparare.
Arhitectura navală include, de asemenea, elaborarea regulilor de siguranță și a regulilor de control al avariilor, precum și aprobarea și certificarea proiectelor de nave pentru conformitatea atât cu cerințele legale, cât și cu cele nestatutare [1] .
Ingineria navală utilizează atât cercetarea fundamentală , cât și cea aplicată , proiectarea, dezvoltarea, evaluarea proiectării, clasificarea și calculele în toate etapele ciclului de viață al unui vehicul marin. Pentru a face acest lucru, include elemente de inginerie mecanică , inginerie electrică , electronică , software și inginerie de siguranță .
Navă - mijloc de transport de orice tip, exploatat în mediul marin, include hidrofoile , hovercraft , submarine , hidroavioane , ambarcațiuni și platforme fixe sau plutitoare [2] [3] .
Hidrostatica este studiul și determinarea condițiilor la care este supusă o navă în repaus în apă și a capacității sale de a rămâne pe linia de plutire. Aceasta include calcularea flotabilității , a nescufundabilității și a altor proprietăți hidrostatice, cum ar fi trimul (unghiul înclinării navei) și stabilitatea (abilitatea navei de a-și recâștiga poziția verticală după ce a fost înclinată de vânt, mare sau sarcină [4] ) .
Hidrodinamica este studiul mișcării unui vas sub acțiunea forțelor externe și a momentelor aplicate acestuia. De asemenea, se referă la studiul efectului curgerii apei în jurul carenei, prova și pupa navei și în jurul obiectelor precum palele elicei , palele cârmei sau prin tunelurile propulsoarelor . În acest fel, calculul împingerii navei este legat de hidrodinamică și, în consecință, calculul motorului necesar pentru a deplasa nava cu ajutorul elicelor (șuruburi, propulsoare, jeturi de apă , pânze ) și calculul controlabilității. (manevrarea), care include controlul și menținerea poziției și direcției navei [4] .
Designul structural include alegerea materialului de construcție, analiza structurală a rezistenței globale și locale a navei, vibrația elementelor structurale și caracteristicile structurale ale navei atunci când se deplasează pe mare. În funcție de tipul de vas, structura și designul vor depinde de ce material să folosești, precum și de cantitate. Unele nave sunt fabricate din fibră de sticlă, dar marea majoritate sunt fabricate din oțel , poate cu ceva aluminiu în suprastructură [5] . Întreaga structură a navei este proiectată cu panouri dreptunghiulare, constând din placare de oțel, bazată pe 4 muchii. Deși structura navei este suficient de puternică, principala forță pe care trebuie să o învingă este flambajul, ceea ce pune stres pe carena sa. Principalele elemente longitudinale sunt puntea, foile de înveliș și fundul interior, realizate structural sub formă de zăbrele cu rigidizări suplimentare longitudinale ( stringers ) și transversale ( cadre și grinzi ) .
Schemele de amenajare includ proiectarea conceptuală, distribuția camerelor, ergonomia , amenajarea și accesul, care afectează, de asemenea, protecția împotriva incendiilor și capacitatea .
Construcția vasului depinde de materialul folosit. Când se utilizează oțel sau aluminiu, sudarea plăcilor și profilelor după rulare , marcare, tăiere și îndoire este utilizată conform desenului sau modelului de proiectare structurală, urmată de instalare. Lipirea este utilizată pentru alte materiale, cum ar fi fibra de sticlă și fibra de sticlă. Procesul de construcție este analizat cu atenție ținând cont de toți factorii precum siguranța, rezistența structurală, hidrodinamica și aspectul navei. Fiecare factor luat în considerare oferă o nouă alegere de materiale, precum și o alegere pentru scopul vasului. Atunci când se evaluează rezistența unei structuri, coliziunile navelor sunt analizate și se ia în considerare modul în care structura navei se modifică în astfel de cazuri. Prin urmare, proprietățile materialelor sunt luate în considerare cu atenție, deoarece materialul aplicat pe navele care se ciocnesc are proprietăți elastice. Energia absorbită de nava care se ciocnește este apoi deviată în direcția opusă, provocând un fenomen de ricoșet care previne sau reduce deteriorarea ulterioară [6] .
În mod tradițional, arhitectura navală a fost mai mult un meșteșug decât o știință . Adecvarea contururilor vasului a fost evaluată folosind un semi-model al vasului. Formele neregulate sau tranzițiile bruște au fost condamnate drept greșeli. Aceasta a inclus tachelaj , aspectul punții și chiar monturi. S-au folosit descrieri subiective precum „neîndemânatic”, „plin” și „grațios” în locul termenilor mai precisi folosiți astăzi. Vasul a fost și încă este descris ca având o formă „frumoasă”. Termenul „frumos” este destinat să însemne nu numai o tranziție lină de la prova la pupă, ci și o formă „corectă”. Determinarea a ceea ce este „corect” într-o anumită situație în absența unei analize de susținere definitivă este nerezolvată în arhitectura navală până în prezent. Calculatoarele digitale moderne cu costuri reduse și software-ul specializat, combinate cu cercetări extinse în tancuri de testare, permit arhitecților navali să prezică cu mai multă precizie performanța unui vehicul marin. Aceste instrumente sunt folosite pentru a calcula stabilitatea statică (atât intactă, cât și deteriorată), stabilitatea dinamică, rezistența, puterea, dezvoltarea carenei, analiza structurală și analiza lovirii [ 7] . Datele sunt publicate în mod regulat la conferințe internaționale organizate de Societatea Arhitecților Navali și Inginerilor Marini (SNAME ) și alte organizații . Dinamica fluidelor computaționale este utilizată pentru a prezice răspunsul unui corp plutitor într-o stare aleatorie a mării.
Datorită complexității implicate în lucrul într-un mediu marin, arhitectura navală este un efort de colaborare între grupuri de profesioniști calificați din punct de vedere tehnic, care sunt experți în anumite domenii, adesea coordonați de un arhitect naval principal [8] . Această complexitate inerentă înseamnă, de asemenea, că instrumentele analitice disponibile sunt mult mai puțin dezvoltate decât cele pentru proiectarea aeronavelor, mașinilor și chiar a navelor spațiale. Acest lucru se datorează în primul rând cantității insuficiente de date de mediu care necesită un vehicul marin și complexității calculării interacțiunii valurilor și vântului asupra structurii obiectului proiectat.
Arhitectura navală în Rusia a început să se dezvolte încă de pe vremea lui Petru I odată cu începutul construcției flotei ruse. Arhitecții renumiți ruși și sovietici au creat câteva teorii importante cu privire la proiectarea și construcția navelor, precum și tipurile unice (primul de acest fel) de nave în sine:
| Alexei Nikolaevici Krylov |
Autor de lucrări clasice despre teoria oscilațiilor navelor în valuri, despre mecanica structurală a unei nave, despre teoria vibrației navei și inafundabilitatea lor , despre teoria giroscoapelor , balistica externă, analiză matematică și mecanică în aplicarea construcțiilor navale. | ||
| Stepan Osipovich Makarov |
Șeful comisiei pentru dezvoltarea și construcția primului spărgător de gheață din lume din clasa arctică „ Ermak ” | Spărgătorul de gheață „Ermak” | |
| Mihail Petrovici Naliotov |
Inginer-inventator, creator al primului strat de mină subacvatică din lume - submarinul " Crab " | Stratul de mine "Crabul" | |
| Ivan Grigorievici Bubnov |
Inginer de nave, matematician și mecanic, dezvoltator de proiect al primului submarin rusesc cu motoare cu ardere internă - „ Delphin” | Submarinul „Delfinul” | |
| Vladimir Ivanovici Iurkevici |
Inginer constructor naval rus și american, a dezvoltat un proiect pentru o linie marină de pasageri mare pentru rutele transatlantice, propunând un profil original al carenei navei, care avea un fel de contururi „de tip bulb” „ Normandie ” | Linie "Normandie" | |
| Igor Dmitrievici Spassky |
Proiectant general de submarine nucleare, dezvoltator principal al tuturor submarinelor din Biroul de Proiectare Rubin | Clasa APRKSN Antey |