Marin arkitektur (marinteknik), tillsammans med fordonsteknik och rymdteknik , är ingenjörsgrenen inom disciplinen transportteknik , i relation till processen att designa , bygga , underhålla och driva marina fartyg och strukturer[ vad? ] .
Den preliminära designen av fartyget, dess detaljerade design, konstruktion, sjöförsök, drift, underhåll och reparation är huvudaktiviteterna; fartygsdesignberäkningar krävs också för modifierade fartyg genom ombyggnad, ombyggnad, modernisering eller reparation.
Sjöarkitektur inkluderar också utvecklingen av säkerhetsregler och skadekontrollregler, samt godkännande och certifiering av fartygskonstruktioner för överensstämmelse med både lagliga och icke-lagstadgade krav [1] .
Marinteknik använder både grundläggande och tillämpad forskning, design, utveckling, designutvärdering, klassificering och beräkningar i alla skeden av ett marint fordons livscykel. För att göra detta inkluderar det delar av maskinteknik , elektroteknik , elektronik , mjukvara och säkerhetsteknik .
Fartyg - ett transportmedel av vilken typ som helst, som används i den marina miljön, inkluderar bärplansbåtar , svävare , ubåtar , sjöflygplan , vattenfarkoster och fasta eller flytande plattformar [2] [3] .
Hydrostatik är studiet och bestämning av de förhållanden ett fartyg utsätts för i vila i vattnet och dess förmåga att hålla sig flytande. Detta inkluderar beräkning av flytkraft , osänkbarhet och andra hydrostatiska egenskaper såsom trim (vinkeln på fartygets stigning) och stabilitet (förmågan hos fartyget att återta sitt vertikala läge efter att ha lutats av vind, hav eller last [4] .
Hydrodynamik är studiet av ett fartygs rörelse under inverkan av yttre krafter och moment som appliceras på det. Det handlar också om att studera effekten av vattenflöde runt fartygets skrov, för och akter, och kring föremål som propellerblad , roderblad eller genom propellertunnlar . På detta sätt är beräkningen av fartygets dragkraft kopplad till hydrodynamik och följaktligen beräkningen av den nödvändiga motorn för att förflytta fartyget med hjälp av propellrar (skruvar, propellrar, vattenstrålar , segel ) och beräkningen av styrbarhet (manövrering), vilket innefattar kontroll och underhåll av fartygets position och riktning [4] .
Strukturell design inkluderar val av konstruktionsmaterial, strukturell analys av fartygets globala och lokala styrka, vibrationer av strukturella element och fartygets strukturella egenskaper vid förflyttning till havs. Beroende på typen av kärl kommer strukturen och designen att bero på vilket material som ska användas, såväl som kvantiteten. Vissa fartyg är gjorda av glasfiber, men de allra flesta är gjorda av stål , kanske med lite aluminium i överbyggnaden [5] . Hela fartygets struktur är designad med rektangulära paneler, bestående av stålplätering, baserat på 4 kanter. Även om fartygets struktur är tillräckligt stark, är huvudkraften det måste övervinna buckling, vilket belastar skrovet. De viktigaste längsgående elementen är däcket, mantelplåtarna och den inre botten, strukturellt gjorda i form av galler med ytterligare längsgående ( stringers ) och tvärgående ( ramar och balkar ) förstyvningar .
Layoutscheman inkluderar konceptuell design, fördelning av rum, ergonomi , layout och åtkomst, vilket också påverkar brandskydd och kapacitet .
Kärlets konstruktion beror på vilket material som används. När stål eller aluminium används, används svetsning av plåtar och profiler efter valsning , märkning, kapning och bockning enligt konstruktionsritningen eller modellen, följt av installation. Limning används för andra material som glasfiber och glasfiber. Byggprocessen är noga övervägd med hänsyn till alla faktorer som säkerhet, strukturell styrka, hydrodynamik och fartygets layout. Varje faktor som beaktas ger ett nytt materialval, såväl som ett val för fartygets syfte. Vid utvärdering av en strukturs styrka analyseras kollisioner av fartyg och beaktar hur fartygets struktur förändras i sådana fall. Därför övervägs materialegenskaperna noggrant, eftersom det applicerade materialet på kolliderande fartyg har elastiska egenskaper. Energin som absorberas av det kolliderande fartyget avleds sedan i motsatt riktning, vilket orsakar ett rikoschettfenomen som förhindrar eller minskar ytterligare skador [6] .
Traditionellt har marinarkitektur varit mer av ett hantverk än en vetenskap . Lämpligheten av kärlkonturerna bedömdes med hjälp av en semi-modell av kärlet. Oregelbundna former eller abrupta övergångar fördömdes som fel. Detta inkluderade rigg , däcklayout och till och med fästen. Använde subjektiva beskrivningar som "klumpig", "full" och "graciös" istället för de mer precisa termer som används idag. Fartyget var och beskrivs fortfarande ha en "vacker" form. Termen "vacker" är avsedd att betyda inte bara en mjuk övergång från fören till aktern, utan också en form som är "korrekt". Att bestämma vad som är "rätt" i en viss situation i avsaknad av en definitiv stödjande analys är olöst i marinarkitektur till denna dag. Moderna billiga digitala datorer och specialiserad programvara, kombinerat med omfattande forskning inom testtankar, gör det möjligt för marinarkitekter att mer exakt förutsäga prestandan hos ett marint fordon. Dessa verktyg används för att beräkna statisk stabilitet (både intakt och skadad), dynamisk stabilitet, motstånd, kraft, skrovutveckling, strukturanalys och slamminganalys [ 7] . Data publiceras regelbundet vid internationella konferenser som anordnas av Society of Naval Architects and Marine Engineers (SNAME ) och andra organisationer . Beräkningsvätskedynamik används för att förutsäga svaret hos en flytande kropp i ett slumpmässigt sjötillstånd.
På grund av komplexiteten i att arbeta i en marin miljö är marinarkitektur ett samarbete mellan grupper av tekniskt kvalificerade yrkesverksamma som är experter på vissa områden, ofta koordinerat av en ledande marinarkitekt [8] . Denna inneboende komplexitet innebär också att de tillgängliga analytiska verktygen är mycket mindre utvecklade än de för att designa flygplan, bilar och till och med rymdfarkoster. Detta beror främst på den otillräckliga mängden miljödata som kräver ett marint fordon och komplexiteten i att beräkna samspelet mellan vågor och vind på strukturen av det designade objektet.
Sjöarkitekturen i Ryssland började utvecklas sedan Peter I :s tid med början av byggandet av den ryska flottan. Kända ryska och sovjetiska arkitekter skapade några viktiga teorier om design och konstruktion av fartyg, såväl som de unika (första i sitt slag) typer av fartyg själva:
| Alexey Nikolaevich Krylov |
Författare till klassiska verk om teorin om fartygssvängningar i vågor, om ett fartygs strukturella mekanik, om teorin om fartygsvibrationer och deras osänkbarhet , om teorin om gyroskop , extern ballistik, matematisk analys och mekanik i tillämpning på skeppsbyggnad | ||
| Stepan Osipovich Makarov |
Chef för kommissionen för utveckling och konstruktion av världens första isbrytare av den arktiska klassen " Ermak " | Isbrytare "Ermak" | |
| Mikhail Petrovich Nalyotov |
Ingenjör-uppfinnare, skapare av världens första undervattensminlager - ubåten " Crab " | Minlager "Krabba" | |
| Ivan Grigorievich Bubnov |
Fartygsingenjör, matematiker och mekaniker, projektutvecklare av den första ryska ubåten med förbränningsmotorer - " Dolphin" | Ubåt "Dolphin" | |
| Vladimir Ivanovich Yurkevich |
Rysk och amerikansk skeppsbyggnadsingenjör utvecklade ett projekt för ett stort passagerarfartyg för transatlantiska rutter, och föreslog en originalprofil av fartygets skrov, som hade en slags "glödlampsliknande" konturer " Normandie " | Liner "Normandie" | |
| Igor Dmitrievich Spassky |
Allmän designer av atomubåtar, ledande utvecklare av alla ubåtar från Rubin Design Bureau | APRKSN klass Antey |